一种飞行器非线性姿态控制系统稳定性分析方法

摘要

本发明公开了一种飞行器非线性姿态控制系统稳定性分析方法，属于飞行器姿态控制领域。该方法首先计算飞行器飞行状态对应的动力系数，用死区阈值h表达其中的对应项；之后绘制飞行器线性部分传递函数乃奎斯特曲线和非线性部分负倒描述函数曲线，若两曲线没有交汇点，则判断非线性系统稳定，设计俯仰通道死区阈值为h的取值，否则判断非线性系统不稳定；该方法给出了不同阈值条件下闭环系统的稳定性判别方法，从理论上提出了死区阈值对应的闭环回路稳定性判定依据。

主权项

一种飞行器非线性姿态控制系统稳定性分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)采集飞行器飞行状态下的动压q、参考面积s、参考长度l、质量m、马赫数M_a、速度V、侧滑角β、攻角α、弹道倾角θ；(2)计算飞行器飞行状态对应的俯仰通道动力系数b₁、b₂、c₁和c₂：$b_1=-\frac{m_z^{\bar{\omega }}{\mathrm{qsl}}^2}{J_{z1}V}$$b_2=-\frac{57.3m_z^{\alpha }qsl}{J_{z1}}$$c_1=\frac{57.3C_L^{\alpha }\mathrm{qs}}{\mathrm{mV}}$$c_2=\frac{g\sin \theta }{V}$式中，J_z1为弹体绕OZ1轴的转动惯量；为俯仰通道阻尼力矩系数；为俯仰力矩系数对攻角导数；为升力系数对攻角导数；g为重力加速度；b₃和c₃可表示为含有死区阈值h的表达式：$b_3=\frac{F_{ctr\_p}{L}_{ctr\_p}}{J_{z1}h}$$c_3=\frac{F_{ctr\_p}cos\alpha }{mVh}$式中，F_{ctr_p}为俯仰通道单个姿控喷管推力大小；L_{ctr_p}为俯仰通道单个姿控喷管推力作用力臂；(3)预选一个死区阈值h，代入到动力系数中，绘制飞行器线性部分传递函数乃奎斯特曲线和非线性部分负倒描述函数曲线，若两曲线没有交汇点，则判断对应非线性系统稳定，设计俯仰通道死区阈值为h的预选值；否则判断对应非线性系统不稳定。