[发明专利]飞行器推力强耦合解耦方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行器解耦方法，特别是涉及一种飞行器推力强耦合解耦方法。

背景技术

基于机体、发动机一体化思想设计的乘波体构型的高超声速飞行器是目前吸气式高超声速飞行器发展的新潮流。但这种气动布局导致高超声速飞行器机体与发动机耦合严重。其中，发动机推力和飞行器飞行姿态耦合明显。而由于侧滑角容易造成进气道气流畸变的原因，超燃冲压发动机一般不允许侧滑角的存在，所以耦合以纵向通道为主。当飞行器受到的推力发生突变时，其受到的力矩在俯仰通道的分量也将受到很大影响，导致其姿态发生变化；而当其姿态发生改变时，飞行器的推力也会相应地跟着改变。这就导致高超声速飞行器推力与姿态之间存在严重的耦合，这对飞行器的控制是不利的，给控制带来了很大的难度。

文献“高超声速飞行器机体推力耦合分析与协调控制方法《控制与决策》2011Vol.26(9):1429-1432”公开了一种飞行器解耦方法。该方法重点分析了机体-推力耦合特性以及超燃冲压发动机工作状态对飞行姿态的巨大影响，提出了适合于工程应用的一体化设计的协调控制方法，并进行了线性二次型控制律的设计。这种耦合模型对控制系统的设计要求较高，解耦方法复杂。

发明内容

为了克服现有针对吸气式高超声速飞行器姿态与推力耦合模型的控制系统设计方法复杂的不足，本发明提供一种飞行器推力强耦合解耦方法。该方法首先利用激波—膨胀波理论建立了冲压发动机推力模型；其次利用敏感度方程和敏感度矩阵建立了机体与发动机推力之间的耦合关系，进行建模，在机体/发动机推力耦合模型的基础上，推导出飞行姿态对发动机推力的耦合模型；然后为了分析推力耦合对俯仰通道的影响，引入推力耦合评价指标，给出了耦合度的定义，根据耦合度的大小，完成推力强耦合与推力弱耦合特征的定义；最后给出推力耦合解耦条件和解耦方法。针对这种解耦模型进行控制系统设计简单明了，且仿真结果证明了该解耦方法的合理有效性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种飞行器推力强耦合解耦方法，其特点是采用以下步骤：

步骤一、建立飞行器推力模型。

(1)进气道入口状态与飞行状态的关系。

利用牛顿激波理论建立飞行状态与进气道入口状态的关系：

M1=M∞cosθs1+12(γ-1)M∞2sin2θsp1p∞=7M∞2sin2θs-16T1T∞=(7M∞2sin2θs-1)(M∞2sin2θs+5)36M∞2sin2θs(1)]]>