CN112596539B - 一种飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法 - Google Patents

一种飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纵向综合被控变量C*的构造方法，该纵向综合被控变量通过法向过载NZ、迎角AOA、俯仰速率QSNSN以及相应的滤波和增益环节构造。构造过程中，对法向过载的高频分量滤波环节与俯仰速率的滤波环节选用了相同的参数以实现两者的同步。C*微分信号的提取，通过迎角微分信号AOADOT_CF、法向过载高频分量微分信号NZPHFDOT以及俯仰速率微分信号QFDOT及相应的增益环节获得。本专利构造的综合被控变量C*，法向过载与俯仰速率的滤波实现了同步，符合控制带宽的原理，具备更好的控制响应效果；本专利提取的法向过载微分信号与俯仰速率微分信号具备同步性的综合被控变量C*的微分信号，能正确反映所构造的C*信号的微分情况，将其应用于控制方案中可以提高控制回路的响应性能。

Description

一种飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法
技术领域
本专利属于飞控增稳控制设计技术领域，涉及增稳控制回路的被控变量选取与构造方案。
背景技术
飞行控制系统的设计中，增稳控制回路的被控变量选取方案，对于增稳控制回路的响应特性和稳定性具有关键作用。对于有人驾驶飞机的增稳控制变量选择而言，其方案还需要兼顾飞行员的驾驶习惯和国军标的相应标准。因此，通常构造综合被控变量作为有人驾驶飞机的被控变量方案。被控变量的微分信号可用于控制回路中以改善被控变量的响应特性，在以增量动态逆为代表的基于现代控制理论的控制方案中，该信号还是不可或缺的反馈信号。
常见的纵向增稳被控变量C*方案通常采用法向过载和俯仰速率构造，由于法向过载和俯仰速率处于不同带宽的控制回路，对两者的滤波通常采用不同的滤波频率，从而导致纵向被控变量C*信号中两个分量无法同步。本专利通过引入迎角信号乘以适当的增益获得过载信号的低频分量，使用过载信号减去该低频分量得到过载信号中的高频分量，最后将该过载高频信号与俯仰速率信号施以相同频率的滤波环节以完成C*信号的同步。
由法向过载和俯仰速率构造的纵向综合被控变量C*的微分信号，可以使用过载滤波和俯仰速率滤波中得到的微分信号构造，但同样会存在不同带宽控制回路信号相加而导致的信号不同步问题。
发明内容
发明目的
本专利基于飞控系统增稳控制回路的被控变量选取需求，结合飞行员驾驶习惯和国军标相应标准，提出一种法向过载与俯仰速率具备同步性的纵向综合被控变量C*的构造方案。本专利基于所构造综合被控变量C*微分信号的提取需求，提出一种法向过载和俯仰速率具备同步性的C*微分信号提取方案。本专利通过引入迎角信号的微分信号，结合法向过载高频分量滤波给出的法向过载高频微分信号以及俯仰速率滤波给出的俯仰速率微分信号得到C*的微分信号，实现了C*微分信号的同步。
技术方案
本专利提出一种纵向综合被控变量C*的构造方法，该纵向综合被控变量通过法向过载NZ、迎角AOA、俯仰速率QSNSN以及相应的滤波和增益环节构造。构造过程中，对法向过载的高频分量滤波环节与俯仰速率的滤波环节选用了相同的参数以实现两者的同步。C*微分信号的提取，通过在迎角微分信号AOADOT_CF、法向过载高频分量微分信号NZPHFDOT以及俯仰速率微分QFDOT及相应的增益环节获得。
纵向综合被控变量C*的构造及其微分提取及同步方法的具体实现过程包括：
步骤1)迎角AOA通过增益KNZAOA得到过载信号中的低频分量NZPL，过载NZ减去NZPL得到过载信号中的高频分量NZPH。
步骤2)过载高频分量NZPH经过滤波频率为WQFCSM的一阶滤波环节后得到过载高频滤波分量NZPHF，同时生成相应的过载高频分量微分NZPHFDOT。
步骤3)过载高频滤波分量NZPHF与过载低频分量NZPL相加的到过载滤波信号NZPM。
步骤4)俯仰速率测量值QSNSN经过滤波频率同样为WQFCSM的一阶滤波环节后得到俯仰速率同步滤波信号QPM，同时生成相应的俯仰速率微分信号QFDOT。
步骤5)过载滤波信号NZPM经过增益KNZ后与俯仰速率同步滤波信号QPM经过增益KQF的信号相加，得到所构造的纵向综合被控变量CSM。
纵向综合被控变量C*微分提取过程包括
步骤a)迎角微分信号AOADOT_CF，经过增益KNZAOA的到过载微分信号中的低频分量NZPLDOT；使用C*构造过程中，一阶滤波环节得到的过载高频分量NZPHFDOT，与NZPLDOT相加得到过载微分信号NZPMDOT。
步骤b)使用C*构造过程中，一阶同步滤波环节得到的俯仰速率微分信号QFDOT；NZPMDOT经过增益KNZ，与QFDOT经过增益KQF所得信号相加得到综合被控变量的微分信号CSMDOT。
有益效果
本专利构造的综合被控变量C*，法向过载与俯仰速率的滤波实现了同步，更符合控制带宽的原理，具备更良好的控制响应效果；本专利提取的法向过载微分信号与俯仰速率微分信号具备同步性的综合被控变量C*的微分信号，能正确反映所构造的C*信号的微分情况，将其应用于控制方案中可以提高控制回路的响应性能。
附图说明
图1为本发明被控变量的构造及同步框图；
图2为本发明被控变量的微分提取框图。
具体实施方式
如图1所示，本专利纵向综合被控变量C*的构造及其微分提取及同步方法的具体实现步骤如下：
纵向综合被控变量C*通过过载NZ、迎角AOA、俯仰速率测QSNSN以及相应的滤波和增益环节构造。
迎角AOA通过增益KNZAOA得到过载信号中的低频分量NZPL，过载NZ减去NZPL得到过载信号中的高频分量NZPH。
过载高频分量NZPH经过滤波频率为WQFCSM的一阶滤波环节后得到过载高频滤波分量NZPHF，同时生成相应的过载高频分量微分NZPHFDOT。
过载高频滤波分量NZPHF与过载低频分量NZPL相加的到过载滤波信号NZPM。
俯仰速率QSNSN经过滤波频率同样为WQFCSM的一阶滤波环节后得到俯仰速率同步滤波信号QPM，同时生成相应的俯仰速率微分信号QFDOT。
过载滤波信号NZPM经过增益KNZ后与俯仰速率同步滤波信号QPM经过增益KQF的信号相加，得到所构造的纵向综合被控变量CSM。
如图2所示，C*综合被控变量的微分提取：
迎角微分信号AOADOT_CF，经过增益KNZAOA的到过载微分信号中的低频分量NZPLDOT。
使用C*构造过程中，一阶滤波环节得到的过载高频分量NZPHFDOT，与NZPLDOT相加得到过载微分信号NZPMDOT。
使用C*构造过程中，一阶同步滤波环节得到的俯仰速率微分信号QFDOT。
NZPMDOT经过增益KNZ，与QFDOT经过增益KQF所得信号相加得到综合被控变量的微分信号CSMDOT。本专利通过引入迎角信号的微分信号，结合法向过载高频分量滤波给出的法向过载高频微分信号以及俯仰速率滤波给出的俯仰速率微分信号得到C*的微分信号，实现了C*微分信号的同步。

Claims (8)

1.一种飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法，其特征在于，纵向综合被控变量C*通过法向过载NZ、迎角AOA、俯仰速率QSNSN以及相应的滤波和增益环节构造，构造过程中，法向过载高频分量的滤波环节与俯仰速率的滤波环节选用了相同的频率参数以实现两者的同步，纵向综合被控变量C*微分信号的提取，通过迎角微分信号AOADOT_CF、法向过载高频分量微分信号NZPHFDOT以及俯仰速率微分信号QFDOT及相应的增益环节获得。
2.如权利要求1所述的飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法，其特征在于，纵向综合被控变量C*的构造及其微分提取及同步方法的具体实现过程包括步骤1)迎角AOA通过增益KNZAOA得到过载信号中的低频分量NZPL，过载NZ减去NZPL得到过载信号中的高频分量NZPH。
3.如权利要求2所述的飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法，其特征在于，纵向综合被控变量C*的构造及其微分提取及同步方法的具体实现过程包括步骤2)过载高频分量NZPH经过滤波频率为WQFCSM的一阶滤波环节后得到过载高频分量滤波信号NZPHF，同时生成相应的过载高频分量微分NZPHFDOT。
4.如权利要求3所述的飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法，其特征在于，纵向综合被控变量C*的构造及其微分提取及同步方法的具体实现过程包括步骤3)过载高频分量滤波信号NZPHF与过载低频分量NZPL相加的到过载滤波信号NZPM。
5.如权利要求4所述的飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法，其特征在于，纵向综合被控变量C*的构造及其微分提取及同步方法的具体实现过程包括步骤4)俯仰速率测量值QSNSN经过滤波频率同样为WQFCSM的一阶滤波环节后得到俯仰速率同步滤波信号QPM，同时生成相应的俯仰速率微分信号QFDOT。
6.如权利要求5所述的飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法，其特征在于，纵向综合被控变量C*的构造及其微分提取及同步方法的具体实现过程包括步骤5)过载滤波信号NZPM经过增益KNZ后与俯仰速率同步滤波信号QPM经过增益KQF的信号相加，得到所构造的纵向综合被控变量CSM。
7.如权利要求6所述的飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法，其特征在于，纵向综合被控变量C*微分提取过程包括步骤a)迎角微分信号AOADOT_CF经过增益KNZAOA的到过载微分信号中的低频分量NZPLDOT；使用C*构造过程中，一阶滤波环节得到的过载高频分量NZPHFDOT，与NZPLDOT相加得到过载微分信号NZPMDOT。
8.如权利要求7所述的飞控增稳被控变量的微分提取、构造及同步方法，其特征在于，纵向综合被控变量C*微分提取过程包括步骤b)使用C*构造过程中，一阶同步滤波环节得到的俯仰速率微分信号QFDOT；NZPMDOT经过增益KNZ，与QFDOT经过增益KQF所得信号相加得到综合被控变量的微分信号CSMDOT。
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