[发明专利]飞行器姿态通道内的控制器及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种飞行器姿态通道内的控制器及其设计方法。

背景技术

飞行器(flight vehicle)是一种由人类制造并由人来控制的器械飞行物，它能飞离地面，并可在大气层内或大气层外空间(太空)飞行。飞行器分为5类，包括：滑翔机、飞艇、飞机、直升机等航空器，人造地球卫星、载人飞船、空间探测器、航天飞机等航天器，火箭，导弹和制导武器。

飞行器能在空中按预定的轨迹运动总离不开它的姿态控制系统。由于角运动使飞行器的姿态发生变化，因此对飞行器在空间的角运动(可分解为俯仰、偏航和滚动三个角运动)的控制就是对飞行器姿态的控制。其中，控制使飞行器三个姿态角发生变化的力矩由飞行器上的执行机构产生，常见的执行机构有空气舵、推力矢量发动机、反作用飞轮、喷气执行机构或由其它环境力执行机构。

其中，带有伺服系统的空气舵在航空航天领域有着广泛的应用。为保证诸如高速滑翔飞行器类的飞行器的稳定飞行，飞行器的单个姿态通道内可配置两个独立的空气舵以及相应的伺服系统(记为SF₁和SF₂)；其中，两个空气舵的频率响应函数分别为W_δ1(s)、W_δ2(s)；两个空气舵的伺服系统的频率响应函数分别为W_SF1(s)和W_SF2(s)。通常，可认为W_SF1(s)的动态特性较快，W_SF2(s)的动态特性较慢。

WSF1(s)=1(ω1,ξ1)]]>

WSF2(s)=1(ω2,ξ2)]]>

其中，ω₁,ξ₁分别表示伺服系统SF₁的自然频率和阻尼比，ω₂,ξ₂分别表示伺服系统SF₂的自然频率和阻尼比。

而且，技术人员需要分别设计两个控制器来控制两个独立的空气舵，设计的两个控制器的频率响应函数分别为W_G1(s)、W_G2(s)；然而，这种分别设计两个控制器的方式的设计工作量大，而且容易使得两个控制支路之间产生不协调，往往需要耗费大量精力进行参数调试。

综上，现有技术中在单个姿态通道内存在两个空气舵时，设计用于控制两个空气舵的控制器的设计工作量较大。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供了一种飞行器姿态通道内的控制器及其设计方法，用以降低控制器的设计工作量。

本发明实施例提供了一种飞行器姿态通道内的控制器，包括：

第一频率响应单元，其频率响应函数为W_G(s)，其输入端为所述控制器的输入端；

低通滤波单元，其输入端与第一频率响应单元的输出端相连；

减法器，其正向输入端与第一频率响应单元的输出端相连，其负向输入端与所述低通滤波单元的输出端相连，其输出端输出的信号用于控制所述姿态通道内的第一空气舵；