CN112560250A - 一种飞机内埋悬挂物自动占位控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于无人机控制技术领域，特别涉及一种飞机内埋悬挂物自动占位控制方法。该方法包括：步骤S1、获取需要投放的悬挂物数量及所有悬挂物的位置；步骤S2、获取预加载的飞机重心模型及偏心距模型，所述飞机重心模型由载机空机重心、燃油重心、悬挂物重心构成；步骤S3、以飞机重心前后限及飞机偏心距极限为优化约束，以所述飞机偏心距最小为优化目标，进行解算，获取最优的悬挂物投放策略。本申请实时考虑了飞行全过程的重心及偏心距情况，以此为依据进行占位选择，保证每次投放均为最优选择，可通过悬挂物的优化投放控制来减轻载机飞行控制和操纵稳定性方面的难度。

Description

一种飞机内埋悬挂物自动占位控制方法
技术领域
本申请属于无人机控制技术领域，特别涉及一种飞机内埋悬挂物自动占位控制方法。
背景技术
悬挂物占位是飞机控制管理功能中的必要组成部分，现有的悬挂物控制管理在占位方面基本上是基于固定规则进行的，并不完全适合在飞行全过程以及故障状况下的控制使用，这主要是由于以下几个方面的缺点造成的：
a、悬挂物管理上报占位顺序时，采用固定的规则，在悬挂物挂载状态和攻击方案不变的状况下，被选择的悬挂物不发生变化，投放顺序也不会改变。但在飞机飞行的过程中，剩余燃油量会持续发生变化，导致载机的整体重心位置随着飞行时间而改变，在占位投放方案不变的情况下，会导致载机重心持续偏移，进而影响飞机的操稳和性能；
b、悬挂物管理在上报占位顺序时，若存在悬挂物故障无法投弃的情况时，仍旧按照初始固定规则投放，则会导致投放过程中重心偏移量增大，全机偏心距改变增大，进而给飞行控制和操纵稳定性增加难度。
c、悬挂物占位选择上并没有考虑全机的重心以及偏心距的情况，仅以自身的状态作为决策准则，存在一定的局限性。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提出了一种飞机内埋悬挂物自动占位控制方法，使悬挂物控制管理可以基于当前悬挂物状态以及载机状态综合决策计算出当前占位选择。该方法包括：
步骤S1、获取需要投放的悬挂物数量及所有悬挂物的位置；
步骤S2、获取预加载的飞机重心模型及偏心距模型，所述飞机重心模型由载机空机重心、燃油重心、悬挂物重心构成；
步骤S3、以飞机重心前后限及飞机偏心距极限为优化约束，以所述飞机偏心距最小为优化目标，进行解算，获取最优的悬挂物投放策略。
优选的是，在步骤S1中，包括获取各悬挂物的编号及对应的悬挂物重量，在步骤S3中，所述获取最优的悬挂物投放策略是指满足需要投放的悬挂物数量的前提下，给出进行投放的悬挂物编号。
优选的是，采用0-1函数表征悬挂物状态，0表示当前悬挂位置不存在悬挂物，1表示当前悬挂位置存在悬挂物，步骤S3中，通过0-1线性规划遍历所有可行解，确定最优悬挂物投放策略。
优选的是，步骤S2之前，进一步包括：
获取飞机除武器和燃油部分的空重质量、所述空重部分的重心在各方向的坐标值、飞机当前燃油重量、飞机当前燃油重心在各方向的坐标值、武器投放状态量、飞机重心位置前限及后限。
优选的是，在步骤S1中，若获取需要投放的悬挂物数量大于载机所有悬挂物数量，则根据投放能力对所有悬挂物进行投放。
优选的是，步骤S3中，所述优化约束进一步包括：
在燃油变化区间内，飞机重心始终在重心前后限内。
本申请具有以下优点：
(1)该飞机内埋悬挂物自动占位控制算法实时考虑飞行全过程的重心及偏心距情况，以此为依据进行占位选择，保证每次投放均为最优选择，可通过悬挂物的优化投放控制来减轻载机飞行控制和操纵稳定性方面的难度；
(2)该飞机内埋悬挂物自动占位控制算法计算时间短，可快速给出计算决策结果。
附图说明
图1是本申请飞机内埋悬挂物自动占位控制方法的流程图。
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方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
为实现上述目的，本发明提出一种飞机内埋悬挂物自动占位控制及优化算法，如图1所示，主要包括以下步骤：
步骤S1、获取需要投放的悬挂物数量及所有悬挂物的位置；
步骤S2、获取预加载的飞机重心模型及偏心距模型，所述飞机重心模型由载机空机重心、燃油重心、悬挂物重心构成；
步骤S3、以飞机重心前后限及飞机偏心距极限为优化约束，以所述飞机偏心距最小为优化目标，进行解算，获取最优的悬挂物投放策略。
以下详细说明。
(1)接收当前任务状态、外挂物清单、悬挂物状态、载机状态等信息，包括：当前武器存在状态量(是否存在)ci(0-1函数)、第i枚武器质量mi/kg、第i枚武器重心在机体坐标系x方向的坐标值xi/m、第i枚武器重心在机体坐标系z方向的坐标值zi/m、飞机不变部分重量和(除武器和燃油部分的总质量)ma/kg、飞机不变部分重心在x方向的坐标值xa/m、飞机不变部分重心在z方向的坐标值za/m、飞机当前燃油重量mq/kg、飞机当前燃油重心在x方向的坐标值xq/m、武器投放状态量(武器是否故障)bi(0-1函数)、x方向重心位置前限Xf/m、x方向重心位置后限Xb/m等。
(2)判断当前攻击任务所需的悬挂物种类及数量是否在当前悬挂物最大投放能力之内，若不满足，则根据现有投放能力(即有多少投多少)进行投放，即判断投弹所需数量是否小于现有数量。
(3)建立全机重心和偏心距计算模型，模型主要包括三大组成部分：载机空机、燃油和悬挂物。
重心可表示为：
Figure BDA0002828546750000031
偏心距可表示为：
Figure BDA0002828546750000032
(4)确定计算模型的优化目标为：全机偏心距最小：
Figure BDA0002828546750000041
(5)确定优化模型求解的限制条件包括：
①重心位置不可超过重心前后限；
Figure BDA0002828546750000042
②偏心距不可超过极限偏心距；
Figure BDA0002828546750000043
③悬挂物故障状态下不可被投出；
④自悬挂物投放后到飞行结束全过程，始终不可超出重心前后限。
Figure BDA0002828546750000044
式中，0≤m′q≤mq，x′q为燃油量为m′q时所对应的x方向重心位置。
(6)利用0-1线性规划方法进行求解，求解得到无人作战飞机在当前攻击方案下对载机最优的占位选择，并进行上报。
处理结果例如是需要武器3枚，经过优化计算后，选择和上报内容可表示为投放第1、3、4挂位上的武器；
(7)若投放过程中，待投放的悬挂物发生故障，此时武器投放状态量(武器是否故障)bi(0-1函数)、当前武器存在状态量(是否存在)ci(0-1函数)等信息发生变化，依据改变后的信息重新计算出新的占位选择。
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 (6)

1.一种飞机内埋悬挂物自动占位控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1、获取需要投放的悬挂物数量及所有悬挂物的位置；
步骤S2、获取预加载的飞机重心模型及偏心距模型，所述飞机重心模型由载机空机重心、燃油重心、悬挂物重心构成；
步骤S3、以飞机重心前后限及飞机偏心距极限为优化约束，以所述飞机偏心距最小为优化目标，进行解算，获取最优的悬挂物投放策略。
2.如权利要求1所述的飞机内埋悬挂物自动占位控制方法，其特征在于，在步骤S1中，包括获取各悬挂物的编号及对应的悬挂物重量，在步骤S3中，所述获取最优的悬挂物投放策略是指满足需要投放的悬挂物数量的前提下，给出进行投放的悬挂物编号。
3.如权利要求2所述的飞机内埋悬挂物自动占位控制方法，其特征在于，采用0-1函数表征悬挂物状态，0表示当前悬挂位置不存在悬挂物，1表示当前悬挂位置存在悬挂物，步骤S3中，通过0-1线性规划遍历所有可行解，确定最优悬挂物投放策略。
4.如权利要求1所述的飞机内埋悬挂物自动占位控制方法，其特征在于，步骤S2之前，进一步包括：
获取飞机除武器和燃油部分的空重质量、所述空重部分的重心在各方向的坐标值、飞机当前燃油重量、飞机当前燃油重心在各方向的坐标值、武器投放状态量、飞机重心位置前限及后限。
5.如权利要求1所述的飞机内埋悬挂物自动占位控制方法，其特征在于，在步骤S1中，若获取需要投放的悬挂物数量大于载机所有悬挂物数量，则根据投放能力对所有悬挂物进行投放。
6.如权利要求1所述的飞机内埋悬挂物自动占位控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述优化约束进一步包括：
在燃油变化区间内，飞机重心始终在重心前后限内。
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