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用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整方法及系统.pdf

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用于 升力 飞行器 下压 末段 翻身 时机 调整 方法 系统
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摘要
申请专利号:

CN201610319980.0

申请日:

2016.05.13

公开号:

CN106005481A

公开日:

2016.10.12

当前法律状态:

授权

?#34892;?#24615;:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B64G 1/24申请日:20160513|||公开
IPC分类号: B64G1/24; G05D1/08 主分类号: B64G1/24
申请人: ?#26412;?#33322;天自动控制研究所
发明人: 杨业; 黄万伟; 马卫华; 祁振强; 包为民; 吴浩; 郭涛; 梁禄扬; 徐国强; 唐海红
地址: 100854 ?#26412;?#24066;海淀区永定路50号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: ?#26412;?#21531;恒知识产权代理事务所(普通合伙) 11466 代理人: 张璐;?#30772;?#34892;
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610319980.0

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.03.22|||2016.11.09|||2016.10.12

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整方法及系统,包括:建立飞行器在下压末段翻身起判时刻的高度差与翻身时刻待飞航程的映射关系;其中,高度差为飞行器实际高度与标称高度的差值;当处于下压末端的飞行器的实际待飞航程小于预设航程阈值时,记录飞行器此时的实际高度,计算飞行器此时的高度差作为判别高度差;通过映射关系计算判别高度差对应的待飞航程,将计算得到的待飞航程作为判别航程;当飞行器的实际待飞航程等于判别航程时,向飞行器发送翻身指令。本发明能够快速确定最佳翻身时机,减小偏差情况下终段高度及速度散布。

权利要求书

1.一种用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整方法,其特征在于,包括步骤:
S1.建立飞行器在下压末段翻身起判时刻的高度差与翻身时刻待飞航程的映射关系;
其中,所述高度差为飞行器实际高度与标称高度的差值;
S2.当处于下压末端的飞行器的实际待飞航程小于预设航程阈值时,记录飞行器此时
的实际高度,计算飞行器此时的高度差作为判别高度差;
S3.通过所述映射关系计算判别高度差对应的待飞航程,将计算得到的待飞航程作为
判别航程;
S4.当飞行器的实际待飞航程等于判别航程时,向飞行器发送翻身指令。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1具体为:考虑飞行中的偏差因素,获取
飞行器在不同翻身起判时刻的高度差Δh1、Δh2……Δhn及与高度差一一对应的翻身时刻
待飞航程S1、S2……Sn,通过拟合建立高度差与待飞航程的映射关系。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,飞行中的偏差因素具体为大气密度偏差因素
与气动偏差因素。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,高度差Δh1、Δh2……Δhn单调递增或单调递
减。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述预设航程阈值大于飞行器在预设翻身点
的待飞航程。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述翻身指令通过公式1获得:

其中,γcx为翻身指令,γcx∈(-π,π];Fzcx为侧向过载力;Fycx为纵向过载力。
7.如权利要求1-6任一所述的方法,其特征在于,所述方法在步骤S4之后,还包括?#33322;?#39134;
行器的翻身标识由-1变为1。
8.一种用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整系统,其特征在于,包括:
映射关系建立模块,用于建立飞行器在下压末段翻身起判时刻的高度差与翻身时刻待
飞航程的映射关系;其中,所述高度差为飞行器实际高度与标称高度的差值;
判别高度差计算模块,用于在处于下压末端的飞行器的实际待飞航程小于预设航程阈
值时,记录飞行器此时的实际高度,计算飞行器此时的高度差作为判别高度差;
判别航程计算模块,用于通过所述映射关系计算判别高度差对应的待飞航程,将计算
得到的待飞航程作为判别航程;
指令发送模块,用于当飞行器的实际待飞航程等于判别航程时,向飞行器发送翻身指
令。
9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述翻身指令通过公式1获得:

其中,γcx为翻身指令,γcx∈(-π,π];Fzcx为侧向过载力;Fycx为纵向过载力。
10.如权利要求8或9所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
标识变换模块,用于在指令发送模块向飞行器发送翻身指令之后,将飞行器的翻身标
识由-1变为1。

说明书

用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整方法及系统

?#38469;?#39046;域

本发明涉及飞行器控制领域,尤其涉及一种用于升力式飞行器的下压末段翻身时
机调整方法及系统。

背景?#38469;?br />

面对称升力式飞行器一?#38408;?#32463;历高速高动态的下压过程才能够实现对地面目标
的打击,才能满足动压等?#38469;?#35201;求。在飞行末段飞行器需翻身到0°左右来保证下压结束时
的高度、速度等指标满足要求,这对下压飞行段制?#32487;?#20986;了更高的要求。

下压末段翻身的时机对系统参数的影响较大。由于下压飞行的动态较高,同时制
导不可避免存在误差,故选择在固定时间、固定剩余航程或固定高度等状态下翻身会造成
下压结束时的高度和速度散布过大,不能满足任务需求。

因此,亟需一种用于升力式飞行器的下压末段翻身时机动态调整方法及系统,以
解决上述问题。

发明内容

本发明一方面提供一种飞行器翻身时机调整方法及系统,应用于飞行器在180°翻
身下压飞行过程中,根据高度偏差动态调整第二次翻身的最佳时机,同时将纵向过载力反
号得到倾侧角指令,以保证下压结束时的终段高度、速度等参数满足指标要求。本发明能够
根据飞行过程中的高度偏差快速确定最佳翻身时机,减小存在的偏差情况下终段高度及速
度散布。

本发明提供一种用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整方法,包括步骤:

S1.建立飞行器在下压末段翻身起判时刻的高度差与翻身时刻待飞航程的映射关
系;其中,所述高度差为飞行器实际高度与标称高度的差值;

S2.当处于下压末端的飞行器的实际待飞航程小于预设航程阈值时,记录飞行器
此时的实际高度,计算飞行器此时的高度差作为判别高度差;

S3.通过所述映射关系计算判别高度差对应的待飞航程,将计算得到的待飞航程
作为判别航程;

S4.当飞行器的实际待飞航程等于判别航程时,向飞行器发送翻身指令。

优选地,步骤S1具体为:考虑飞行中的偏差因素,获取飞行器在不同翻身起判时刻
的高度差Δh1、Δh2……Δhn及与高度差一一对应的翻身时刻待飞航程S1、S2……Sn,通过拟
合建立高度差与待飞航程的映射关系。

优选地,飞行中的偏差因素具体为大气密度偏差因素与气动偏差因素。

优选地,高度差Δh1、Δh2……Δhn单调递增或单调递减。

优选地,所述预设航程阈值大于飞行器在预设翻身点的待飞航程。

优选地,所述翻身指令通过公式1获得:


其中,γcx为翻身指令,γcx∈(-π,π];Fzcx为侧向过载力;Fycx为纵向过载力。

优选地,所述方法在步骤S4之后,还包括?#33322;?#39134;行器的翻身标识由-1变为1。

本发明另一方面提供一种用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整系统,包
括:

映射关系建立模块,用于建立飞行器在下压末段翻身起判时刻的高度差与翻身时
刻待飞航程的映射关系;其中,所述高度差为飞行器实际高度与标称高度的差值;

判别高度差计算模块,用于在处于下压末端的飞行器的实际待飞航程小于预设航
程阈值时,记录飞行器此时的实际高度,计算飞行器此时的高度差作为判别高度差;

判别航程计算模块,用于通过所述映射关系计算判别高度差对应的待飞航程,将
计算得到的待飞航程作为判别航程;

指令发送模块,用于当飞行器的实际待飞航程等于判别航程时,向飞行器发送翻
身指令。

优选地,所述翻身指令通过公式1获得:


其中,γcx为翻身指令,γcx∈(-π,π];Fzcx为侧向过载力;Fycx为纵向过载力。

优选地,所述系统还包括:

标识变换模块,用于在指令发送模块向飞行器发送翻身指令之后,将飞行器的翻
身标识由-1变为1。

由上述?#38469;?#26041;案可知,本发明能够根据飞行过程中的高度偏差快速确定最佳翻身
时机,减小存在的偏差情况下终段高度及速度散布。

附图说明

图1是本发明的下压末段翻身时机调整方法示意图;

图2是本发明的下压末段翻身时机调整系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、?#38469;?#26041;案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举出优选实
施例,对本发明进一步详细说明。然而,需要说明的是,说明书中列出的许多?#38468;?#20165;仅是为
了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解,即便没有这些特定的?#38468;?#20063;可以
实现本发明的这些方面。

本发明考虑到飞行器在下压飞行过程中动态较高,同时制导不可避免存在误差,
现有的固定时间、固定剩余航程或固定高度等状态下的翻身策略会造成下压结束时飞行器
的高度和速度散布过大,不能满足任务需求。

针对于此,本发明提供了一种用于升力式飞行器的下压末段翻身时机动态调整策
略,该方法可以根据飞行过程中实际高度偏离标称高度的偏差快速确定翻身的最佳时机,
同时对制导计算出的纵向过载力进行反号,结合侧向过载力给出倾侧角指令控制飞行器翻
身。本发明能够?#34892;?#20943;小下压结束时的高度和速度散布。

图1示出了本发明的用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整方法,本方法用
于飞行器在180°翻身下压飞行过程中的第二次翻身。参见图1,所述方法具体按照如下步骤
执行:

首先,在步骤S1中,建立飞行器在下压末段翻身起判时刻的高度差与翻身时刻待
飞航程的映射关系;其中,高度差为飞行器实际高度与标称高度的差值。

较佳地,在本发明优选实施例中,上述步骤具体为:考虑飞行中的大气密度偏差、
气动偏差等因素的影响,获取飞行器在不同翻身起判时刻的高度差Δh1、Δh2……Δhn及与
高度差一一对应的翻身时刻待飞航程S1、S2……Sn,通过拟合建立高度差与待飞航程的映射
关系。上述映射关系也可以用插值、逼近等方法得到。

作为一个优选方案,Δh1、Δh2……Δhn以单调递增或单调递减的方式选取,以便
于映射关系的获得。

接下来,在步骤S2中,当处于下压末端的飞行器的实际待飞航程小于预设航程阈
值时,记录飞行器此时的实际高度,将飞行器的实际高度减去标称高度得到高度差,将其作
为判别高度差。上述实际待飞航程小于预设航程阈值的时刻即为翻身起判时刻。

在本发明优选实施例中,预设航程阈值为常数,大于飞行器在预设翻身点的待飞
航程。

之后,在步骤S3中,通过上述映射关系计算判别高度差对应的待飞航程,将计算得
到的待飞航程作为判别航程。通过映射关系计算判别航程如表1所示:

表1

ΔH
Sp
Δh1
S1
Δh2
S2


Δhn
Sn

其中,ΔH为判别高度差,Sp为由其计算的判别航程。

接着,在步骤S4中,当飞行器的实际待飞航程等于判别航程时,向飞行器发送翻身
指令。

在本发明优选实施例中,翻身指令通过公式1获得:


其中,γcx为倾侧角指令,用于控制飞行器翻身,γcx∈(-π,π];Fzcx为侧向过载力;
Fycx为纵向过载力。

通过以上过程,本发明实现了飞行器在下压末段最佳翻身时机的快速确定及偏差
情况下翻身时机的动态调整,保证了下压终段高度及速度散布较小。

作为一个优选方法,本方法在发送翻身指令之后,将飞行器的翻身标识由-1变为
1,即时显示飞行器的翻身姿态。

图2示出了本发明的用于升力式飞行器的下压末段翻身时机调整系统,包括:映射
关系建立模块1、判别高度差计算模块2、判别航程计算模块3及指令发送模块4。

其中,映射关系建立模块1用于建立飞行器在下压末段翻身起判时刻的高度差与
翻身时刻待飞航程的映射关系;高度差为飞行器实际高度与标称高度的差值。

判别高度差计算模块2用于在处于下压末端的飞行器的实际待飞航程小于预设航
程阈值时,记录飞行器此时的实际高度,计算飞行器此时的高度差作为判别高度差。

判别航程计算模块3用于通过映射关系计算判别高度差对应的待飞航程,将计算
得到的待飞航程作为判别航程。

指令发送模块4用于当飞行器的实际待飞航程等于判别航程时,向飞行器发送翻
身指令。

较佳地,在本发明优选实施例中,翻身指令通过公式1获得:


其中,γcx为倾侧角指令,用于控制飞行器翻身,γcx∈(-π,π];Fzcx为侧向过载力;
Fycx为纵向过载力。

作为一个优选方案,所述系统还包括标识变换模块,用于在指令发送模块向飞行
器发送翻身指令之后,将飞行器的翻身标识由-1变为1,显示飞行器的即时姿态。

本发明提供的飞行器翻身时机调整方法及系统,针对面对称升力式飞行器下压末
段翻身应当满足高度和速度?#38469;?#25511;制的问题,利用翻身起判时刻的高度差与翻身时刻待飞
航程的映射关系来确定下压末端的翻身时机,同时根据纵向过载力与侧向过载力得到倾侧
角指令控制飞行器翻身。本发明能够快速确定翻身的最佳时机,实?#21046;?#24046;情况下翻身时机
的动态调整,保证下压终段高度及速度散布较小,可直接用于升力式飞行器高速下压段制
导方案的设计。

本领域普通?#38469;?#20154;员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以
通过程序来指令相关的?#24067;?#26469;完成,该程序可?#28304;?#20648;于一计算机可读取存储介质中,如:
ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本?#38469;?#39046;域的普通?#38469;?#20154;
员?#27492;擔?#22312;不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润?#25105;?#24212;
视为本发明的保护?#27573;А?br />

关于本文
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