[发明专利]一种飞行器控制系统三回路控制参数的设计方法

说明书

本发明公开了一种飞行器控制系统三回路控制参数的设计方法，包括如下步骤：1）设计开环传递函数；2）设计闭环传递函数；3）控制参数约束。这种方法明确给出了控制系统控制参数的设计结果，不再依赖设计者的主观判断，从而使控制参数的设计具有参考和评判标准。

技术领域

本发明涉及飞行器控制系统设计技术，具体是一种飞行器控制系统三回路控制参数的设计方法。

背景技术

现代高性能飞行器飞行控制系统，要求动态响应快、超调量小，且干扰抑制能力强。未达到此目的，飞行器通常采用的是三回路的控制结构，目前使用较为普遍的是过载控制或姿态控制等，内回路为阻尼回路和增稳回路，外回路为过载或姿态回路。系统的控制参数设计通常采用从内回路到外回路的一层层的设计，因此各个回路之间的控制参数的确定是相互独立的。

在设计现代飞行器的稳定系统时，关键的问题之一就是确定飞控系统的控制参数。通常情况下设计者根据设计经验进行参数的确定，因此具有较强的主观性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种飞行器控制系统三回路控制参数的设计方法。这种方法明确给出了控制系统控制参数的设计结果，不再依赖设计者的主观判断，从而使控制参数的设计具有参考和评判标准。

实现本发明目的的技术方案是：

一种飞行器控制系统三回路控制参数的设计方法，包括如下步骤：

1)设计开环传递函数：

飞行器本体传递函数如下：

公式(1)中

a₁～a₅为飞行器动力学系数，V为飞行器速度，A～D为动力学系数表达式；

在δ_c处断开，系统开环传递函数为：

伪攻角反馈支路中A₄一般取为真实动力学系数a₄的近似值，而a₄＞＞a₅，故可做如下近似：

A₄≈D (3)，

则公式(2)成为三阶函数：

其中T₁＝K1a₃-K1K3Va₅,T₂＝K1a₃D+K1K2a₃-K1K3Va₅a₁,T₃＝K1K3VCa₅，

由开环传递函数HG的幅值为1，可获得系统截止频率ω_cr，即：

|HG(jω_cr)|＝1 (5)，

若系统开环截止频率远大于飞行器本体特征频率，则可得：

ω_cr≈T₁＝K1a₃-K1K3Va₅ (6)，

公式(6)得以成立的条件包括：

2)设计闭环传递函数：

结合公式(4)可得到闭环传递函数：