[发明专利]一种飞行器敏捷转弯复合控制方法和应用

权利要求书

1.一种飞行器敏捷转弯复合控制方法，其特征在于，针对飞行器俯仰平面的敏捷转弯，包括如下步骤：

步骤1，建立组合离散直接力模型；

其中，脉冲发动机成对使用；每一对发动机关于所述俯仰平面对称，脉冲发动机产生的直接力的合力在所述俯仰平面上；将需要的直接力大小等效成单个虚拟脉冲发动机产生的常值直接力乘以所需的虚拟脉冲发动机的个数；使飞行器一圈脉冲发动机组合产生的合力等效成俯仰平面上的虚拟脉冲发动机产生的合力；

步骤2，利用所述组合离散直接力模型，建立小攻角模型和大攻角模型；

步骤3，利用步骤2得到的小攻角模型和大攻角模型，建立复合控制模型；

步骤4，结合具体应用场景确定复合控制模型待设计参数的值；

步骤5，进行敏捷转弯复合控制率的性能检验，如果复合控制模型的性能满足要求，则完成复合控制模型的建立，否则返回步骤4调整所述待设计参数的值，并重新进行性能检验，直至满足要求，完成复合控制模型的建立；

所述步骤3中，所述复合控制模型具体如下：

设计系统的滑模面为：

式中：是一阶微分，χ是中间变量，是俯仰角跟踪误差，是俯仰角，是俯仰角控制量，S是滑模面，H是待设计参数，H0；

小攻角模型下的等效控制公式为：

其中，δ_c为气动舵舵偏角控制量，是二阶微分，Q＝ρV²/2是动压，ρ是空气密度，V是速度，S_ref是特征面积，L是特征长度，C_mα是俯仰力矩系数，J_z是转动惯量，α是攻角，C_mδ是气动舵力矩系数；

大攻角模型下的等效控制公式为：

δ_c＝0

切换控制公式为：

其中，u_R为所需的虚拟脉冲发动机的个数，k₀是中间变量，k₀＝k₁J_z/(HP_RCSL_RCS),k₁0,k₂1，k₁、k₂是待设计参数，P_RCS为单个虚拟脉冲发动机产生的常值直接力，L_RCS是脉冲发动机到飞行器质心的距离，floor(·)为向下取整函数；

其中，sat(·)是饱和函数，Δ是待设计参数，所述待设计参数的值结合具体应用场景进行数值仿真实验来选取；

所述步骤4中，所述设定条件为其中，

M_R是小攻角模型和大攻角模型中的俯仰气动力矩，ε是任意正常数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述小攻角模型如下：

其中，是一阶微分，Q＝ρV²/2是动压，ρ是空气密度，V是速度，S_ref是特征面积，C_x是阻力系数，m是质量，P是发动机推力，α是攻角，u_T是发动机开关，P_RCS为单个虚拟脉冲发动机产生的常值直接力，u_R为所需的虚拟脉冲发动机的个数，g是重力加速度，θ是弹道倾角，是俯仰角，ω_z是俯仰角速度，C_nα是升力系数，C_nδ是气动舵升力系数，|δ|≤δ_max是气动舵舵偏角，δ_max是气动舵能达到的最大舵偏角，L是特征长度，C_mα是俯仰力矩系数，J_z是转动惯量，C_mδ是气动舵力矩系数；

所述大攻角模型如下：

其中，C_N为气动参数，L_CP为飞行器质心到压心的距离，L_RCS是脉冲发动机到飞行器质心的距离。

3.如权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，产生的直接力的合力在弹体坐标系的y轴的分力P_y和z轴方向上的分力P_z为：