利索能及
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专利号: 2023107046518
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.倾转旋翼机纵向运动飞行控制系统的状态反馈控制方法,其特征在于:该方法具体包括一下步骤:步骤一:建立倾转旋翼机的纵向动力学模型;

步骤二:建立倾转旋翼机状态空间模型;

步骤三:Lyapunov‑Krasovskii泛函设计;具体为:其中:  , , , , , , ,  表示正定对称矩阵, 为正常数, , , 是正常数;

步骤四:状态反馈控制器设计;

设计如下状态反馈控制器,

是控制器的增益,并且

其中 是 对角矩阵,对角元素均为0或1, , , ,;  是单位矩阵, ,符号  表示 维实数矩阵;

步骤五:建立闭环系统状态空间模型将所设计的状态反馈控制器代入过渡过程的飞行动力学的状态空间模型中,得到如下闭环系统状态空间模型其中, , 分别是倾转旋翼机短舱倾角 在不同角度时的状态矩阵和控制输入矩阵, 是具有适当维数的常数矩阵; 表示单位饱和函数, 是一个连续的初始函 数; 表 示 t时 刻 的状 态向 量 , 表 示 t时 刻的 控 制输 入 ; 表示切换信号,  表示模态数;

进一步化简得到如下闭环系统状态空间模型步骤六:闭环系统的稳定性分析

对时间的导数为

将线性矩阵不等式的条件代入得到

进而得到

其中 和 是正常数, 是初始时刻, 是任何初始状态。

2.根据权利要求1所述的倾转旋翼机纵向运动飞行控制系统的状态反馈控制方法,其特征在于:建立倾转旋翼机的纵向动力学模型,具体如下:倾转旋翼机属于左右对称结构,通过水平无侧滑飞行条件, 简化成纵向动力学模型, ◦ ◦整个外挂吊舱可实现在整个纵向平面内0∼90的倾转;假设机体和桨叶都是刚体;假设过渡过程中不会出现其他运动, 所以惯性积 , 为0; 大气密度不变, 不考虑空气的压缩性以及旋翼的下洗流对机身的干扰;

在上述假设条件下,则倾转旋翼机的纵向动力学模型为:其中, , , , ,分别表示为前飞速度、垂向速度、俯仰角速度和俯仰角; 为飞行器的质量,  为俯仰转动惯量,  为机体所受到的合力在机体轴x轴上的分量,  为机体所受到的合力在机体轴z轴上的分量,  为合力产生的俯仰力矩;  , , 分别表示为前飞初速度、垂向初速度和重力加速度。

3.根据权利要求1所述的倾转旋翼机纵向运动飞行控制系统的状态反馈控制方法,其特征在于:建立倾转旋翼机状态空间模型,具体为:倾转旋翼机气动特性为

飞机力矩特性为

◦ ◦

短舱倾角 在过渡过程中从0 转换到90 , 随着短舱倾角的变化,  也会随着变化,用线性公式近似表示为 式中: , , , , , , , , , 为气动力系数,  , , , , 为气动力矩系数,  , 分别表示为总距和升降舵;

为初始惯性矩, ;

通过选择状态向量

得到状态空间模型

其中 矩阵A和矩阵B如下所示:

将过渡过程的飞行动力学状态空间模型建模成如下一般形式的切换系统:其中: 时变时滞 满足以下形式:其中, , 和 是正常数。