一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统的制作方法

本发明属于高超声速飞行器飞行控制，涉及一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统。

背景技术：

1、无尾面对称再入飞行器是一种无垂尾，仅依靠体襟翼或反作用控制系统实现飞行控制的先进航天飞行器，具备气动效率高、结构重量小、隐身特性好等优点。但由于无尾面对称再入飞行器缺少方向舵或相关航向控制机构，在再入过程中会不可避免的出现仅使用两个气动舵面控制三个通道的情况，其中滚转通道和偏航通道控制力矩均由副翼偏转产生，带来了横航向系统动力学的内动态问题，横向控制偏离判据lcdp＜0是横航向内动态不稳定的形成原因。内动态若不稳定，则控制难度将大大提高，内动态不稳定在现象上主要体现为副翼操纵反效，即当试图获得向左(或右)的滚转机动时飞行器开始缓慢向正确的方向滚转，然后转而向反方向快速滚转。这种情况如不能及时发现，无论是驾驶员还是自动驾驶仪均无法做出正确的机动。因此，在线辨识lcdp的极性对无尾面对称再入飞行器的飞行安全具有重要的意义。

2、目前针对lcdp极性的在线辨识问题，相关文献较少，现有的方法是将lcdp辨识问题转化为自适应控制问题，并且利用回溯成本自适应控制(retrospective cost adaptivecontrol，rcac)算法实现lcdp极性变化的自适应控制，这种方法包含了较为复杂的优化迭代过程，工程实现较为复杂。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统。

2、本发明解决技术的方案是：

3、一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统，包括imu姿态传感系统、主控计算机以及低通滤波器；

4、imu姿态传感系统：安装在飞行器本体上，用于实时测量飞行器的侧滑角、滚转角速度和偏航角速度，并发送至主控计算机；

5、主控计算机：根据飞行器实时侧滑角、滚转角速度和偏航角速度，结合飞行器的转动惯量和副翼操纵效能，计算飞行器实时偏离参数，将计算结果发送至低通滤波器；判断低通滤波器反馈的滤波后的实时偏离参数是否大于等于0，若是，则副翼操纵无反效；若否，副翼操纵反效；

6、低通滤波器：对来自主控计算机的计算结果数据进行滤波处理，将滤波后的实时偏离参数反馈至主控计算机。

7、优选的，所述飞行器的转动惯量和副翼操纵效能通过风洞试验获取。

8、优选的，飞行器实时偏离参数利用如下公式计算：

9、

10、β为飞行器侧滑角，p为滚转角速度，r为偏航角速度，为飞行器副翼滚转通道的舵效导数、为飞行器副翼偏航通道的舵效导数。

11、优选的，所述imu姿态传感系统包括imu惯性导航系统和相关电路设备。

12、优选的，低通滤波器对来自主控计算机的计算结果数据进行滤波处理，剔除运算过程中产生的野值。

13、优选的，所述低通滤波器采用butterworth低通滤波器。

14、本发明与现有技术相比的有益效果是：

15、(1)本发明的在线辨识系统直接利用飞行参数进行辨识，避免了复杂的优化自适应过程，降低了算法的复杂程度；

16、(2)本发明的在线辨识系统不需要舵面偏转量的反馈，降低了系统硬件的复杂程度，是一种易于工程实现的辨识方法。

技术特征：

1.一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统，其特征在于：包括imu姿态传感系统、主控计算机以及低通滤波器；

2.根据权利要求1所述的一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统，其特征在于：所述飞行器的转动惯量和副翼操纵效能通过风洞试验获取。

3.根据权利要求1所述的一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统，其特征在于：飞行器实时偏离参数利用如下公式计算：

4.根据权利要求1所述的一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统，其特征在于：所述imu姿态传感系统包括imu惯性导航系统和相关电路设备。

5.根据权利要求1所述的一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统，其特征在于：低通滤波器对来自主控计算机的计算结果数据进行滤波处理，剔除运算过程中产生的野值。

6.根据权利要求5所述的一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统，其特征在于：所述低通滤波器采用butterworth低通滤波器。

技术总结本发明涉及一种基于飞行参数滤波的副翼操纵反效在线辨识系统，包括IMU姿态传感系统、主控计算机以及低通滤波器；IMU姿态传感系统安装在飞行器本体上，用于实时测量飞行器的侧滑角、滚转角速度和偏航角速度，并发送至主控计算机；主控计算机计算飞行器实时偏离参数，经低通滤波器滤波后判断实时偏离参数是否大于等于0，若是，则副翼操纵无反效；若否，副翼操纵反效。本发明能够用于高超声速飞行器大攻角飞行状态下的副翼操纵反效判别与预测。技术研发人员：李筠,吕达,杨乐天,马宇,田锋受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/4/22