[发明专利]一种低速飞行器提高空速控制品质的补偿方法与装置

说明书

本发明公开了一种低速飞行器提高空速控制品质的补偿方法与装置，用以解决低速飞行器大姿态耦合下空速控制的问题。所述方法通过构建飞行器空速控制补偿支路，进行惯性测量装置数据采集及处理和导航模块数据处理，确定空速补偿指令发生器，将空速补偿指令引入空速控制阻尼回路，完成了提高空速控制品质的补偿方法。这种提高空速控制品质的补偿方法解决了低速飞行器大姿态耦合下空速控制的问题。

技术领域

本发明涉及低速飞行器提高空速控制品质领域，特别是一种低速飞行器提高空速控制品质的补偿方法与装置。

背景技术

利用气动升力飞行的飞行器通常需要通过控制空速保证平稳飞行，对于这种类型的低速飞行器，由于其飞行速度较低，在进行轨迹控制的过程中需要利用姿态角变化产生需用气动升力，空速控制回路与飞行器姿态有较强耦合，当存在大姿态调节的情况下空速控制品质会有明显下降，尤其当存在风干扰时，低速飞行器空速控制品质下降容易发生失速现象，失速状态下飞行器姿态容易失稳，为了保持姿态稳定，就需要对空速进行调节，这就对大姿态耦合下的空速控制品质提出了要求。

发明内容

本发明提供一种低速飞行器提高空速控制品质的补偿方法与装置，用以解决低速飞行器大姿态耦合下空速控制的问题。

第一方面，提供一种低速飞行器提高空速控制品质的补偿方法，包括：

构建飞行器空速控制补偿支路，所述补偿支路包括惯性测量装置、导航模块以及飞行器空速补偿指令发生器；

根据所述惯性测量装置的输出数据，获取当前时刻飞行器的俯仰角、航向角、滚动角和飞行器x轴向加速度，以及导航基准坐标系到飞行器体坐标系的转换矩阵；

根据所述导航模块获取飞行器当前位置所受到的地球引力加速度在导航基准坐标系下的分量，并利用所述转换矩阵将其转换至飞行器体坐标系下；

所述飞行器空速补偿指令发生器根据飞行器体坐标系下的地球引力加速度提取补偿值，将所述补偿值引入空速控制阻尼回路，获得空速控制阻尼回路的反馈信号。

在一种实施方式中，所述补偿支路的输入端与飞行器和惯性测量装置输入端相连，补偿支路的输出端与空速控制阻尼回路相连，惯性测量装置的输出端与导航模块的输入端相连，导航模块的输出端与飞行器空速补偿指令发生器的输入端相连，空速补偿指令发生器的输出与补偿支路的输出端相连。

在一种实施方式中，根据所述惯性测量装置的输出数据，获取当前时刻飞行器的俯仰角、航向角、滚动角和飞行器x轴向加速度，以及导航基准坐标系到飞行器体坐标系的转换矩阵，具体包括：

根据飞行器惯性测量装置的输出数据，提取当前时刻飞行器的俯仰角θ、航向角ψ、滚动角γ，和飞行器x轴向加速度ax，计算导航基准坐标系到飞行器体坐标系的转换矩阵如下：

在一种实施方式中，根据所述导航模块获取飞行器当前位置所受到的地球引力加速度在导航基准坐标系下的分量，并利用所述转换矩阵将其转换至飞行器体坐标系下，具体包括：

导航模块提供飞行器当前位置所受到的地球引力加速度在导航基准坐标系下的分量gF＝[gF_x gF_y gF_z]^T，并将其转换至飞行器体坐标系下：

在一种实施方式中，所述飞行器空速补偿指令发生器根据飞行器体坐标系下地球引力加速度，提取补偿值ΔU＝g1_x，并将其引入空速控制结构中的阻尼回路，形成阻尼回路的反馈信号U_z＝kz·(ax+ΔU)，其中kz是阻尼回路的控制参数。

第二方面，提供一种低速飞行器提高空速控制品质的补偿装置，包括：