CN111007869A - 一种给定航迹方位角自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种给定航迹方位角自动控制方法,所述方法包括:获取飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角,将上述两个航迹方位角做差,并引入航迹方位角控制流程以获得滚转角指令;获取滚转角速度及滚转角,根据滚转角指令及获取的滚转角速度、滚转角引入滚转角控制流程以实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。本申请的给定航迹方位角自动控制方法控制层分明,引入控制增益少,便于分步进行设计;可以减轻飞行员的操作负担,并且具有较强的通用性;所用飞行参数为飞机常用参数,转化实施不需要增加额外的传感器和计算机等硬件。
Description
技术领域
本申请属于自动飞行控制技术领域,特别涉及一种给定航迹方位角自动控制方法。
背景技术
航迹方位角是指地速矢量与真北方向的夹角,代表了飞机在水平面内的运动趋势,是飞行员关注的重要飞行参数。如果由飞行员来控制航迹方位角,势必增加飞行员的操作负担,尤其是存在紊流扰动的情况下,飞行员的负担更大。
因此本申请提出一种给定航迹方位角自动控制方法,可以实现航迹方位角自动控制。
发明内容
本申请的目的是提供了一种给定航迹方位角自动控制方法,以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
在一方面,本申请提供的的技术方案是:一种给定航迹方位角自动控制方法,所述方法包括:获取飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角,将上述两个航迹方位角做差,并引入航迹方位角控制流程以获得滚转角指令;获取滚转角速度及滚转角,根据所述滚转角指令及获取的滚转角速度、滚转角引入滚转角控制流程以实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
在本申请的方法中,所述航迹方位角控制流程包括:将飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角的做差进行第一限幅;对第一限幅之后的信号进行第一增益及进行一阶滤波;对一阶滤波之后的信号进行第二限幅获得滚转角指令。
在本申请的方法中,所述滚转角控制流程包括:将获取的滚转角速度进行第一增益;将滚转角指令及滚转角综合后进行第一限幅;将第一限幅后的信号进行第二增益及积分;将所述积分后的信号与第一增益后的信号综合后进行第二限幅获得横向控制量,用于实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
在本申请的方法中,所述增益与限幅的幅值随飞机的飞行状态进行调整,所述飞行状态包括飞行高度与速度。
在另一方面,本申请提供的技术方案是:一种包含可执行操作指令的非暂时性可读介质,当所述指令由处理器执行时,使所述处理器执行操作,所述操作包括:获取飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角,将上述两个航迹方位角做差,并引入航迹方位角控制流程以获得滚转角指令;获取滚转角速度及滚转角,根据所述滚转角指令及获取的滚转角速度、滚转角引入滚转角控制流程以实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
在本申请的可读介质中,所述航迹方位角控制流程包括:将飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角的做差进行第一限幅;对第一限幅之后的信号进行第一增益及进行一阶滤波;对一阶滤波之后的信号进行第二限幅获得滚转角指令。
在本申请的可读介质中,所述滚转角控制流程包括:将获取的滚转角速度进行第一增益;将滚转角指令及滚转角综合后进行第一限幅;将第一限幅后的信号进行第二增益及积分;将所述积分后的信号与第一增益后的信号综合后进行第二限幅获得横向控制量,用于实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
在本申请的可读介质中,所述增益与限幅的幅值随飞机的飞行状态进行调整,所述飞行状态包括飞行高度与速度。
本申请的给定航迹方位角自动控制方法控制层次分明,引入控制增益少,便于分步进行设计;可以减轻飞行员的操作负担,并且具有较强的通用性;所用飞行参数为飞机常用参数,转化实施不需要增加额外的传感器和计算机等硬件。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案,下面将对附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的给定航迹方位角自动控制方法流程图。
图2为本申请的引入航迹方位角控制流程示意图。
图3为本申请的引入滚转角控制流程示意图。
图4为本申请一实施例的航迹方位角控制过程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了实现飞机航迹方位角的自动控制,减轻飞行员操作负担,本申请提供了一种给定航迹方位角自动控制算法,如图1所示,其主要包括如下步骤:
S1、获取飞机当前的航迹方位角和通过飞行员装订而给出的给定航迹方位角,将飞机当前的航迹方位角与给定航迹方位角做差,并引入航迹方位角控制流程中,可以解算出航迹方位角控制所需要的滚转角指令。
如图2所示,航迹方位角控制流程具体包括:
将飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角的做差进行第一限幅;
对第一限幅之后的信号进行第一增益及进行一阶滤波;
对一阶滤波之后的信号进行第二限幅即可获得滚转角指令。
其中,K1为航迹方位角控制流程中的第一增益,其随着飞行高度、速度等飞行状态而进行调整;lim1和lim2分别为此控制流程中的第一限幅和第二限幅的限幅值,第一限幅lim1用于避免较大的航迹方位角偏差产生不合适的滚转角指令,第二限幅lim2用来限制转弯所使用的最大的滚转角,二者需要根据飞机特性确定;一阶滤波器用来使飞机滚转的过程平稳。
S2、获取滚转角及滚转角速度,将上述步骤中产生的滚转角指令引入滚转角控制流程,实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
如图3所示,滚转角控制流程具体包括:
将获取的滚转角速度进行第一增益;
将滚转角指令及滚转角综合后进行第一限幅;
将第一限幅后的信号进行第二增益及积分;
将所述积分后的信号与第一增益后的信号综合后进行第二限幅即可获得横向控制量,用于实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
其中,K2和K3分别为滚转角控制流程中的第一增益和第二增益,随飞行高度、速度等飞行状态调整;lim3和lim4分别为此控制流程中的第一限幅和第二限幅的限幅值,第一限幅im3用于避免较大的滚转角偏差产生不合适的横向控制量,第二限幅lim4用来限制最大的横向控制量,需要根据飞机特性确定;采用积分器用于实现滚转角的无静差控制。
本申请的给定航迹方位角自动控制方法控制层次分明,引入控制增益少,便于分步进行设计;可以减轻飞行员的操作负担,并且具有较强的通用性,在民用飞机及军用中机动性不大的运输机上均具有广泛的应用前景;所用飞行参数为飞机常用参数,转化实施不需要增加额外的传感器和计算机等硬件。
如图4所示实施例为飞机先在0°航迹方位角方向平飞,之后由飞行员装订航迹方位角100°,进入给定航迹方位角控制的控制过程。
表1航迹方位角控制参数
参数名 | K1 | K2 | K3 |
参数值 | 2 | 0.1 | 0.6 |
在初始阶段,飞机当前的航迹方位角(0°)与给定航迹方位角(100°)相差较大,产生了较大的滚转角指令,飞机逐渐建立所需滚转角(最大约为40°)。随着飞机当前的航迹方位角与给定航迹方位角之差越来越小,所需滚转角也逐渐减小。直至飞机当前航迹方位角等于给定航迹方位角时,滚转角指令为零,飞机完成给定航迹方位角控制,保持给定航迹方位角平飞。给定航迹方位角控制过程中航迹方位角和滚转角基本无超调,控制过程流畅。
另外,本申请中还提供了一种包含可执行操作指令的非暂时性可读介质,当所述指令由处理器执行时,使所述处理器执行操作,所述操作包括:获取飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角,将上述两个航迹方位角做差,并引入航迹方位角控制流程以获得滚转角指令;获取滚转角速度及滚转角,根据所述滚转角指令及获取的滚转角速度、滚转角引入滚转角控制流程以实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
在本申请中,所述航迹方位角控制流程包括:将飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角的做差进行第一限幅;对第一限幅之后的信号进行第一增益及进行一阶滤波;对一阶滤波之后的信号进行第二限幅获得滚转角指令。
在本申请中,所述滚转角控制流程包括:将获取的滚转角速度进行第一增益;将滚转角指令及滚转角综合后进行第一限幅;将第一限幅后的信号进行第二增益及积分;将所述积分后的信号与第一增益后的信号综合后进行第二限幅获得横向控制量,用于实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
在本申请中,所述增益随飞机的飞行状态进行调整,所述飞行状态包括飞行高度与速度。
本申请中所述的非暂时性可读介质(计算机可读存储介质)例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中,计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于:无线、电线、光缆、RF等等,或者上述的任意合适的组合。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种给定航迹方位角自动控制方法,其特征在于,所述方法包括
获取飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角,将上述两个航迹方位角做差,并引入航迹方位角控制流程以获得滚转角指令;
获取滚转角速度及滚转角,根据滚转角指令及获取的滚转角速度、滚转角引入滚转角控制流程以实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
2.如权利要求1所述的给定航迹方位角自动控制方法,其特征在于,所述航迹方位角控制流程包括
将飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角做差后进行第一限幅;
对第一限幅之后的信号进行第一增益及进行一阶滤波;
对一阶滤波之后的信号进行第二限幅获得滚转角指令。
3.如权利要求1所述的给定航迹方位角自动控制方法,其特征在于,所述滚转角控制流程包括
将获取的滚转角速度进行第一增益;
将滚转角指令及滚转角综合后进行第一限幅;
将第一限幅后的信号进行第二增益及积分;
将所述积分后的信号与第一增益后的信号综合后进行第二限幅获得横向控制量,用于实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
4.如权利要求2或3所述的给定航迹方位角自动控制方法,其特征在于,所述增益与限幅的幅值随飞机的飞行状态进行调整,所述飞行状态包括飞行高度与速度。
5.一种包含可执行操作指令的非暂时性可读介质,当所述指令由处理器执行时,使所述处理器执行操作,所述操作包括:
获取飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角,将上述两个航迹方位角做差,并引入航迹方位角控制流程以获得滚转角指令;
获取滚转角速度及滚转角,根据所述滚转角指令及获取的滚转角速度、滚转角引入滚转角控制流程以实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
6.如权利要求5所述的包含可执行操作指令的非暂时性可读介质,其中,所述航迹方位角控制流程包括
将飞机当前的航迹方位角与给定的航迹方位角的做差进行第一限幅;
对第一限幅之后的信号进行第一增益及进行一阶滤波;
对一阶滤波之后的信号进行第二限幅获得滚转角指令。
7.如权利要求5所述的包含可执行操作指令的非暂时性可读介质,其中,所述滚转角控制流程包括
将获取的滚转角速度进行第一增益;
将滚转角指令及滚转角综合后进行第一限幅;
将第一限幅后的信号进行第二增益及积分;
将所述积分后的信号与第一增益后的信号综合后进行第二限幅获得横向控制量,用于实现对滚转角指令的跟踪,进而实现对给定航迹方位角的控制。
8.如权利要求6或7所述的包含可执行操作指令的非暂时性可读介质,其中,所述增益与限幅的幅值随飞机的飞行状态进行调整,所述飞行状态包括飞行高度与速度。
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