[发明专利]一种基于控制分配技术的飞行器重构设计方法

摘要

本发明涉及一种基于控制分配技术的飞行器重构设计方法，包括以下步骤：S1、离线设计FDI模块；S2、离线确定空气舵故障模式；S3、离线确定正常情况下指令分配算法；S4、离线确定空气舵故障情况下控制重构机制；S5、离线设计正常情况下各通道控制律；S6、进行飞行器六自由度仿真验证。相对于传统设计方法，这种方法可以使得飞行器空气舵执行机构发生故障时，在不改变弹上控制律的同时保证飞行器能够按照预定计划完成飞行试验任务，可以有效提高飞行器飞行的安全性、鲁棒性。该方法具有简单、实用、易于工程实现的优点，具有较好的应用推广价值。

主权项

1.一种基于控制分配技术的飞行器重构设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、离线设计FDI模块：FDI模块输入信号包括：各空气舵指令信号、各空气舵实际偏转信号以及各空气舵伺服系统的输出电流、电压等信号；FDI模块的输出为空气舵的故障模式，通过FDI模块能在线判断发生故障的空气舵编号；S2、离线确定空气舵故障模式：对于具有四片空气舵的飞行器来说，故障模式总共有四种：分别是空气舵1故障、空气舵2故障、空气舵3故障和空气舵4故障；S3、离线确定正常情况下指令分配算法：设计所有空气舵正常工作模式情况下的空气舵指令分配算法，如下式所示：S4、离线确定空气舵故障情况下控制重构机制：离线设计各种故障模式下的控制指令分配算法；由步骤S2确定的各种故障模式下的空气舵控制指令分配算法如下：空气舵1故障；空气舵2故障；空气舵3故障；空气舵4故障；S5、离线设计正常情况下各通道控制律：离线设计在所有空气舵正常工作情况下三通道姿态控制律；S6、进行飞行器六自由度仿真验证：开展六自由度仿真验证，建立飞行器包含质心运动学方程、质心动力学方程、姿态运动学方程、姿态动力学方程、控制方程等在内的六自由度弹道仿真模型；其中：关于控制律及空气舵分配指令算法为：控制律为步骤S5设计得到的控制律，正常情况下的空气舵指令分配算法按步骤S3确定的算法，故障情况下的空气舵指令分配算法按步骤S4确定的算法；仿真过程中利用FDI模块在线识别空气舵的工作模式，若空气舵均处于正常工作模式，则空气舵控制指令分配按步骤S3进行；若其中一片空气舵处于故障工作模式，则根据故障模式相应地选择步骤S4进行控制指令分配。