[发明专利]一种大型飞机垂直阵风载荷减缓控制方法

说明书

本发明属于飞行控制领域。提出一种大型飞机垂直阵风载荷减缓控制方法，包括：步骤1、估计飞机的高度变化率步骤2、估计阵风引起的迎角步骤3、计算阵风迎角的高频信息α_hp；步骤4、计算激光雷达测得阵风信息的低频信息α_lp；步骤5、计算融合后的阵风信息α_integ；步骤6、计算副翼指令δ_ail；步骤7计算扰流板指令δ_sp；步骤8计算升降舵指令δ_ele；步骤9、将副翼指令δ_ail发送给副翼控制器，将扰流板指令δ_sp发送给扰流板控制器，将升降舵指令δ_ele发送给升降舵，控制副翼、扰流板和升降舵舵面偏转。

技术领域

本发明属于飞行控制领域。

背景技术

阵风载荷减缓控制是一种主动控制技术，对减小飞机机翼载荷，提高乘坐舒适性有重要意义。

传统的阵风载荷减缓控制利用飞机法向过载反馈实现阵风扰动补偿。由于过载是阵风扰动引起的飞机的响应，有较大滞后，补偿效果较差。

德国宇航中心对以上方法进行了改进，通过测量阵风引起的迎角，利用直接力操纵面实现阵风补偿。由于阵风引起的迎角很难直接测量，只能利用飞机惯导和大气数据等传感器信息进行估计，由于这些传感器信息属于低频信息，难以体现阵风高频特性，所以估计效果受阵风频带影响较大。

近年来利用机载激光雷达直接测量前方阵风的技术得到快速发展，但激光雷达的测量精度受高频噪声影响较明显，测量效果还无法完全满足飞行控制的需求。

发明内容

本发明的目的是：提出一种大型飞机垂直阵风载荷减缓控制方法，将激光雷达传感器的阵风信息和惯导、大气数据传感器估计的阵风信息进行融合，结合了激光雷达传感器的低频信息和阵风迎角的高频信息，克服了激光雷达的高频噪声和阵风迎角的低频信号不准确的缺点。将得到的阵风信息经过控制律解算驱动副翼、扰流板和升降舵的偏转，有效减少了阵风引起的飞机机翼载荷、乘员感受过载、有利于减轻飞机重量和提高乘坐舒适性。

本发明的技术方案是：

一种大型飞机垂直阵风载荷减缓控制方法，包括：

步骤1、估计飞机的高度变化率

式(1)中，s是拉氏变换中的复频率，h_adc为大气数据测得的飞机高度，速度计测得的垂直加速度，w为滤波器的频率；

步骤2、估计阵风引起的迎角

式(2)中，α为飞机迎角传感器测得的迎角，θ为飞机的俯仰角，V为飞机的飞行速度，ω_z为飞机的俯仰角速率，r_p为飞机迎角传感器相对于飞机重心在飞机纵轴上的安装位置；

步骤3、计算阵风迎角的高频信息α_hp：

式(3)中，T为滤波器的时间常数；

步骤4、计算激光雷达测得阵风信息的低频信息α_lp：

式(4)中，v_l为激光雷达测得的垂直阵风速度；

步骤5、计算融合后的阵风信息α_integ：

α_integ＝α_hp+α_lp (5)