軸對稱高速飛行器運動特徵綜合識別方法

2023-05-31 17:27:51 1

軸對稱高速飛行器運動特徵綜合識別方法
【專利摘要】本發明公開了一種軸對稱高速飛行器運動特徵綜合識別方法，用於解決現有高超聲速飛行器自適應姿態控制方法實時性差的技術問題。技術方案是通過建立高速飛行器全量數學模型，推導面向控制的姿態運動方程，建立特徵方程，建立特徵方程參數與傳感器測量的函數關係，通過代數計算即可在線快速地，直接得到面向控制的高速飛行器特徵模型的參數，進而用於自適應控制器的參數調整。從而避免系統辨識方法需要的迭代運算過程，為飛行器的系統參數獲取提供一種高效快速的識別方法，滿足高速飛行器對時間的敏感性要求，改善系統辨識方法的缺陷與不足，提高了高超聲速飛行器控制方法實時性。
【專利說明】軸對稱高速飛行器運動特徵綜合識別方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高速飛行器運動特徵綜合識別方法，特別是涉及一種軸對稱高速飛行器運動特徵綜合識別方法。
【背景技術】
[0002]高速飛行器的飛行包線範圍很大，不同飛行條件下氣動參數和氣動特性顯著變化，而飛行器在高速飛行時對飛行條件變化十分敏感，同時高速飛行器還存在較大的外部擾動和不確定性因素的影響，這些都給飛行器動力學建模和控制系統設計造成了困難。為了使高速飛行器在這種複雜的飛行條件下具有良好的飛行性能，一般採用自適應控制系統實現更強的魯棒性，而自適應控制需要在系統運行過程中不斷提取對象模型的參數信息用於控制器參數在線調整。傳統自適應控制系統一般通過系統辨識方法來實現，但由於高速飛行器運動模型的強非線性、強耦合、和高階時變性的特點，導致了辨識模型的階次較高，需要辨識的參數多，且關係複雜，大大增加了辨識迭代計算的計算量和計算時間，這對時間高度敏感的高速飛行器的控制系統設計來說是不利的。因此有必要尋找一種能在線快速識別模型參數的方法來滿足高速飛行器的實時性要求。
[0003]目前的研究主要採取以下幾種方法來解決辨識模型複雜的問題:第一種是忽略模型不同通道之間相互耦合，將飛行器的三通道分開進行辨識，或者將縱向和橫側向運動分開辨識，從而達到簡化的目的。另一種是基於特徵模型的自適應控制方法。提取原模型主要的輸入輸出關係，建立結構簡單的等價特徵模型，然後針對特徵模型設計自適應控制器，從而減少需要辨識的對象參數。
[0004]文獻「基於多輸入多輸出特徵模型的高超聲速飛行器自適應姿態控制」(王勇，龔宇蓮，王麗嬌，空間控制技術與應用，2011，37 (4):13-18)針對原始複雜模型建立了一個三通道二階時變差分方程組形式的特徵模型，並設計了自適應控制器。但是這類方法仍未擺脫系統辨識方法，只是簡化了辨識模型，因此迭代計算的實時性問題仍然存在。其次基於辨識的方法存在收斂性問題和對閉環系統辨識的可辨識性和辨識精度問題，為系統辨識在高速飛行器中的進一步應用造成了障礙，特徵建模的應用還存在很大局限性。

【發明內容】

[0005]為了克服現有高超聲速飛行器自適應姿態控制方法實時性差的不足，本發明提供一種軸對稱高速飛行器運動特徵綜合識別方法。該方法通過建立高速飛行器全量數學模型，推導面向控制的姿態運動方程，建立特徵方程，建立特徵方程參數與傳感器測量的函數關係，通過代數計算即可在線快速地，直接得到面向控制的高速飛行器特徵模型的參數，進而用於自適應控制器的參數調整。從而避免系統辨識方法需要的迭代運算過程，為飛行器的系統參數獲取提供一種高效快速的識別方法，滿足高速飛行器對時間的敏感性要求，改善系統辨識方法的缺陷與不足，提高了高超聲速飛行器控制方法實時性。
[0006]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:一種軸對稱高速飛行器運動特徵綜合識別方法，其特點是包括以下步驟:
[0007]步驟一、建立高速飛行器全量數學模型。
[0008]1)質心動力學方程。
【權利要求】
1.一種軸對稱高速飛行器運動特徵綜合識別方法，其特徵在於包括以下步驟: 步驟一、建立高速飛行器全量數學模型； .1)質心動力學方程；
【文檔編號】G05D1/08GK103926931SQ201410150166
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月15日 優先權日:2014年4月15日
【發明者】周軍, 林鵬, 王楷, 董詩萌, 鄧濤 申請人:西北工業大學