基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于飞行试验设计技术领域，具体涉及一种基于气动辨识需求的横侧向激 励信号设计方法。
【背景技术】
[0002] 气动力矩参数的辨识需要利用舵偏激励信号以实现需要的机动动作，如所示。激 励信号设计效果直接影响着气动参数辨识的精度。
[0003] 已有的激励信号设计方法往往基于仿真和优化，通过比较不同激励信号下的辨识 结果，确定激励信号的参数。该类方法效果受仿真模型和算法影响，且应用起来比较复杂， 不能方便地根据飞行器特性调整和设计激励信号。本文提出了一种基于飞行器频率特性分 析的横侧向激励信号设计方法，可以针对飞行器特点设计激励信号，保证横侧向气动参数 的可辨识性和辨识精度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种可以根据飞行器特点设计激励信 号，分析和设计方法简便，能够保证运动模态的充分激发的基于气动辨识需求的横侧向激 励信号设计方法。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一，采集飞行器的转动惯量Jxl、转动惯量Jyl、惯性积J xlyl、参考面积S及参考 长度L;
[0008] 步骤二，采集待辨识飞行状态的攻角α、动压q以及气动力矩导数Cfi,和Cf rl ;
[0009] 步骤三，利用步骤一和步骤二所采集的数据，求出偏航力矩梯度N' e和滚转力 矩梯度L' 0，如公式（1)、（2)所示
【主权项】
1. 一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一，采集飞行器的转动惯量Jxl、转动惯量Jyl、惯性积Jxlyl、参考面积S及参考长度 L ； 步骤二，采集待辨识飞行状态的攻角α、动压q以及气动力矩导数; 步骤三，利用步骤一和步骤二所采集的数据，求出偏航力矩梯度N' e和滚转力矩梯度 L' e，如公式（1)、（2)所示
步骤四，根据偏航力矩梯度N' 0和滚转力矩梯度L' e求出特征频率f。，如公式（3) 所示
步骤五，根据特征频率f。设计激励信号\(t)，所述激励信号δ Jt)可以为偶极方波、 "211"、"3211"和正弦组合； 当所述激励信号δ Jt)为偶极方波时，取T
范围内，获得激励信号 δ e(t)为：
当所述激励信号Mt)为"211"形式的激励信号时，取T
?围内，获 得激励信号S6 (t)为：
当所述激励信号\(t)为"3211"形式的激励信号时，取
$围内，获得激 励信号\(t)如下：
当所述激励信号\(t)为正弦组合形式的激励信号时，获得激励信号
保证存在k (1彡k彡M)，使得i在[0· 5fc，2fJ范围内。 T
2. 如权利要求1所述的一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法，其特征在 于：所述Jxl和Jyl分别为飞行器绕X 1轴和Y1轴的转动惯量，Jxlyl为飞行器相对于X1轴和Y 1 轴的惯性积；Xl轴位于飞行器纵向对称面内，平行于底平面指向飞行器前方为正$轴位于 飞行器纵向对称面内，垂直于X 1轴指向飞行器上方为正。
3. 如权利要求1所述的一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法，其特征在 于：所述Cfu为气动滚动力矩对侧滑角β的导数，Cfvl为气动偏航力矩对侧滑角β的导 数。
【专利摘要】本发明属于飞行试验设计技术领域，具体涉及一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法；本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种可以根据飞行器特点设计激励信号，分析和设计方法简便，能够保证运动模态的充分激发的基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法；步骤一，采集飞行器的转动惯量Jx1、转动惯量Jy1、惯性积Jx1y1、参考面积S及参考长度L；步骤二，采集待辨识飞行状态的攻角α、动压q以及气动力矩导数和步骤三，利用步骤一和步骤二所采集的数据，求出偏航力矩梯度N′β和滚转力矩梯度L′β；步骤四，根据偏航力矩梯度N′β和滚转力矩梯度L′β求出特征频率fc；步骤五，根据特征频率fc设计激励信号δe(t)。
【IPC分类】G05B13-04
【公开号】CN104635487
【申请号】CN201310547938
【发明人】程璞, 张鹏宇, 杨丁, 秦小丽, 刘明, 杨明
【申请人】北京临近空间飞行器系统工程研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月7日