风洞虚拟飞行的飞行控制律相似方法、装置和设备与流程

本技术涉及飞行控制领域，具体为一种风洞虚拟飞行的飞行控制律相似方法、装置和设备。

背景技术：

1、为验证飞行器总体方案的合理性，一般需要使用计算流体力学方法进行数值计算或者开展风洞试验获取气动参数，并结合飞行器总体参数开展飞行控制律设计和仿真验证，最后完成飞行试验验证。目前在地面试验中发展出风洞虚拟飞试验技术，该技术可将气动、运动和飞行控制在风洞中进行综合验证。

2、在风洞虚拟飞行试验中，将飞行器缩比模型用专用支架支撑在风洞中，以保证飞行器能自由俯仰、偏航、滚转甚至锥动。因此自动驾驶仪中需要包含相应的飞行控制律。试验模型的飞行控制律应根据相似准则由真实飞行器的飞行控制律经相似变换获得。对于飞行控制律的相似变换处理，目前的处理方法是将飞行器动力学模型和飞行控制律综合后获得闭环动力学模型，然后根据真实飞行器和缩比模型典型状态量的相似关系推导真实飞行器和缩比模型飞行控制参数的相似关系。

3、然而，现有技术需要根据飞行器构建动力模型，需要构建闭环动力学模型，过程十分繁琐，若飞行控制律结构发生变化还需要重复推导。

技术实现思路

1、针对上述问题，本技术的目的是提供一种风洞虚拟飞行的飞行控制律相似方法、装置和设备。

2、根据本技术实施例的第一方面，提供了一种风洞虚拟飞行的飞行控制律相似方法，包括：获取飞行器原控制律结构、飞行器原数据和飞行器缩比数据；根据飞行器原控制律结构，设置缩比模型控制律结构；所述缩比模型控制律结构设置后与所述飞行器原控制律结构的结构一致；根据所述缩比模型控制律结构、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，基于预设比例关系，计算得到缩比控制参数；其中，所述缩比模型控制参数，包括缩比比例参数、缩比微分参数、缩比积分参数、缩比一阶惯性环节时间常数和缩比二阶惯性环节振荡频率至少一种或多种。

3、进一步，所述缩比模型控制参数，包括缩比比例参数；所述根据所述缩比模型控制律结构、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，基于预设比例关系，计算得到缩比控制参数，包括：确定当前缩比模型控制律结构为缩比比例模块；根据所述缩比比例模块、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，得到原飞行器输入输出量和缩比飞行器输入输出量；计算缩比比例参数公式如下：

4、

5、式中，kpf为原比例参数，kps为缩比比例参数，xf为原飞行器输入参数，yf为原飞行器输出参数，xs为缩比飞行器输入参数，ys为缩比飞行器输出参数；其中，原比例参数为飞行器原数据。

6、进一步，所述缩比模型控制参数，包括缩比微分参数；所述根据所述缩比模型控制律结构、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，基于预设比例关系，计算得到缩比控制参数，包括：确定当前缩比模型控制律结构为缩比微分模块；根据所述缩比微分模块、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，得到原飞行器输入输出量和缩比飞行器输入输出量；计算缩比微分参数公式如下：

7、

8、式中，kdf为原微分参数，kds为缩比微分参数，xf为原飞行器输入参数，yf为原飞行器输出参数，xs为缩比飞行器输入参数，ys为缩比飞行器输出参数，ts为缩比时间，tf为原时间；其中，原微分参数、原时间为飞行器原数据，缩比时间为飞行器缩比数据。

9、进一步，所述缩比模型控制参数，包括缩比积分参数；所述根据所述缩比模型控制律结构、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，基于预设比例关系，计算得到缩比控制参数，包括：确定当前缩比模型控制律结构为缩比积分模块；根据所述缩比积分模块、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，得到原飞行器输入输出量和缩比飞行器输入输出量；计算缩比积分参数公式如下：

10、

11、式中，kis为缩比积分参数，kif为原积分参数，xf为原飞行器输入参数，yf为原飞行器输出参数，xs为缩比飞行器输入参数，ys为缩比飞行器输出参数，ts为缩比时间，tf为原时间；其中，原积分参数、原时间为飞行器原数据，缩比时间为飞行器缩比数据。

12、进一步，所述缩比模型控制参数，包括缩比一阶惯性环节时间常数；所述根据所述缩比模型控制律结构、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，基于预设比例关系，计算得到缩比控制参数，包括：确定当前缩比模型控制律结构为一阶惯性模块；根据所述一阶惯性模块、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，得到原飞行器输入输出量和缩比飞行器输入输出量；计算缩比一阶惯性环节时间常数公式如下：

13、

14、式中，τs为缩比一阶惯性环节时间常数，τf为原一阶惯性环节时间常数，ls为缩比飞行器参考长度，τf为原飞行器参考长度，vf为原空速，vs为缩比空速；其中，原一阶惯性环节时间常数、原飞行器参考长度和原空速为飞行器原数据，缩比飞行器参考长度和缩比空速为飞行器缩比数据。

15、进一步，所述缩比模型控制参数，包括缩比二阶惯性环节振荡频率；所述根据所述缩比模型控制律结构、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，基于预设比例关系，计算得到缩比控制参数，包括：确定当前缩比模型控制律结构为二阶惯性模块；根据所述二阶惯性模块、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，得到原飞行器输入输出量和缩比飞行器输入输出量；计算缩比二阶惯性环节振荡频率公式如下：

16、

17、式中，ωs为缩比二阶惯性环节振荡频率，ωf为原二阶惯性环节振荡频率，ls为缩比飞行器参考长度，τf为原飞行器参考长度，vf为原空速，vs为缩比空速；其中，原二阶惯性环节振荡频率、原飞行器参考长度和原空速为飞行器原数据，缩比飞行器参考长度和缩比空速为飞行器缩比数据。

18、根据本技术实施例的第二方面，提供一种风洞虚拟飞行的飞行控制律相似装置，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取飞行器原控制律结构、飞行器原数据和飞行器缩比数据；结构获取模块，用于根据飞行器原控制律结构，设置缩比模型控制律结构；所述缩比模型控制律结构设置后与所述飞行器原控制律结构的结构一致；参数计算模块，用于根据所述缩比模型控制律结构、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，基于预设比例关系，计算得到缩比控制参数；其中，所述缩比模型控制参数，包括缩比比例参数、缩比微分参数、缩比积分参数、缩比一阶惯性环节时间常数和缩比二阶惯性环节振荡频率至少一种或多种。

19、进一步，所述缩比模型控制参数，包括缩比比例参数；所述参数计算模块，具体用于：确定当前缩比模型控制律结构为缩比比例模块；根据所述缩比比例模块、所述飞行器原数据和所述飞行器缩比数据，得到原飞行器输入输出量和缩比飞行器输入输出量；计算缩比比例参数公式如下：

20、

21、式中，kpf为原比例参数，kps为缩比比例参数，xf为原飞行器输入参数，yf为原飞行器输出参数，xs为缩比飞行器输入参数，ys为缩比飞行器输出参数；其中，原比例参数为飞行器原数据。

22、根据本技术实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；处理器，用于从存储器中读取可执行指令，并执行指令以实现本技术第一方面所提供的一种风洞虚拟飞行的飞行控制律相似方法。

23、根据本技术实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本技术第一方面所提供的一种风洞虚拟飞行的飞行控制律相似方法的步骤。

24、本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

25、本技术通过提出一种新的风洞虚拟飞试验中的飞行控制律参数计算方法，根据飞行器原控制律结构，设置缩比模型控制律结构，据此设置飞行器缩比模型对应的飞行控制律和原飞行器的飞行控制律结构保持一致，根据飞行器原数据和飞行器缩比数据计算缩比控制参数，本技术通过推导计算，得到基本原理清晰，过程简单的缩比模型控制参数计算方法。