一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的方法和系統(tǒng)，方法包括以下步驟：S1、雙慣組分別采集運(yùn)載器角速率信息；S2、根據(jù)獲取的運(yùn)載器角速率信息獲取線性加權(quán)系數(shù)K；S3、根據(jù)運(yùn)載器角速率信息，進(jìn)行加權(quán)系數(shù)K的線性疊加，從而獲取阻斷了彈性振蕩后的真實(shí)彈體角速率。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)。本發(fā)明方法和系統(tǒng)利用雙慣組采集的不同信息，自動(dòng)選取加權(quán)系數(shù)進(jìn)行線性疊加，從而輸出只有微弱彈性信息的慣組數(shù)據(jù)，進(jìn)而阻斷了彈性振蕩對(duì)姿態(tài)控制系統(tǒng)的不利影響。本發(fā)明方法和系統(tǒng)具有算法簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于彈性振蕩抑制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)目前運(yùn)載器彈性振蕩抑制的方法一般均采用濾波器的措施，常使用的濾波器為低通濾波器和陷波濾波器。低通濾波器對(duì)硬件的相位特性要求很高，而陷波濾波器則要求彈性頻率大于穩(wěn)定系統(tǒng)剪切頻率5倍以上。在此背景下，提出一種彈性振蕩自適應(yīng)控制方法，然而現(xiàn)有彈性振蕩自適應(yīng)控制方法在彈性信息過(guò)大的狀態(tài)下彈性信息抑制能力較差，甚至?xí)霈F(xiàn)姿態(tài)控制系統(tǒng)發(fā)散的情況。
[0003]因此需要提出一種改進(jìn)的彈性振蕩抑制方法，在保持對(duì)彈性振蕩阻斷的能力的基礎(chǔ)上，避免現(xiàn)有技術(shù)在彈性信息過(guò)大的狀態(tài)下發(fā)散的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和技術(shù)需求，本發(fā)明提供了一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的方法及系統(tǒng)，可解決現(xiàn)有彈性振蕩自適應(yīng)控制方法在彈性信息過(guò)大的狀態(tài)下彈性信息抑制能力差、甚至出現(xiàn)姿態(tài)控制系統(tǒng)發(fā)散的缺陷。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]S1、雙慣組中第一慣組和第二慣組分別采集運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl ；
[0007]S2、根據(jù)采集的運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl獲取線性加權(quán)系數(shù)K:
[0008]K = K0+int [C*sign (omg_inl) *omg_in2],
[0009]其中，KO = k00/(k00-kl0),k00為運(yùn)載器發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前第一慣組所處位置上的振型斜率；klO為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前第二慣組所處位置上的振型斜率；
[0010]函數(shù)int(x)表示對(duì)自變量X的積分，初始值為O ;
[0011]函數(shù)sign(x)表示對(duì)自變量X取符號(hào)，當(dāng)X為正值時(shí)，sign(x) = I ;當(dāng)x為負(fù)值時(shí)，sign(x) = -1 ；
[0012]C為收斂因子；
[0013]omg—ini = omgO-omgl，
[0014]omg—in2 = omgO-K(omgO-omgl)-notch (omgO)；
[0015]函數(shù)notch (X)為陷波濾波器，其傳遞函數(shù)為
[0016]notch = (S2+2*0.02*wn*S+wn2)/(S2+2*0.96*wn*S+wn2)，
[0017]wn為運(yùn)載器的固有頻率；
[0018]S3、根據(jù)線性加權(quán)系數(shù)K獲取阻斷了彈性振蕩后的真實(shí)彈體角速率omg =omgO- (omgO-omgl) K。
[0019]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括雙慣組、線性加權(quán)模塊和真實(shí)彈體角速率獲取模塊:
[0020]所述雙慣組中第一慣組和第二慣組分別用于采集運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl ；
[0021]所述線性加權(quán)模塊用于根據(jù)采集的運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl獲取線性加權(quán)系數(shù)K:
[0022]K = K0+int [C*sign (omg_inl) *omg_in2],
[0023]其中，KO = k00/(k00-kl0),k00為運(yùn)載器發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前第一慣組所處位置上的振型斜率；klO為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前第二慣組所處位置上的振型斜率；
[0024]函數(shù)int (X)表示對(duì)自變量x的積分,初始值為O ;
[0025]函數(shù)sign(x)表示對(duì)自變量x取符號(hào)，當(dāng)x為正值時(shí)，sign (X) = I ;當(dāng)x為負(fù)值時(shí)，sign(x) = -1 ；
[0026]C為收斂因子；
[0027]omg_inl = omgO-omgl,
[0028]omg_in2 = omgO-Κ (omgO-omgl)-notch (omgO)；
[0029]函數(shù)notch (X)為陷波濾波器，其傳遞函數(shù)為
[0030]notch = (S2+2*0.02*wn*S+wn2)/(S2+2*0.96*wn*S+wn2),
[0031]wn為運(yùn)載器的固有頻率；
[0032]所述真實(shí)彈體角速率獲取模塊用于根據(jù)線性加權(quán)系數(shù)K獲取阻斷了彈性振蕩后的真實(shí)彈體角速率omg = omgO- (omgO-omgl) K0
[0033]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明方法和系統(tǒng)利用雙慣組采集的不同信息，進(jìn)行加權(quán)系數(shù)的線性疊加從而輸出只有微弱彈性信息的慣組數(shù)據(jù)，阻斷了彈性振蕩對(duì)飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的不利影響。本發(fā)明方法具有算法簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為本發(fā)明方法工作流程圖；
[0035]圖2為本發(fā)明方法控制原理框圖；
[0036]圖3 (a)為利用本發(fā)明方法進(jìn)行仿真得到的加權(quán)系數(shù)效果圖；
[0037]圖3(b)為利用本發(fā)明方法進(jìn)行仿真得到的輸出角速率效果圖；
[0038]圖3(c)為利用本發(fā)明方法進(jìn)行仿真得到的殘余彈性角速率效果圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0040]本發(fā)明通過(guò)利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制。根據(jù)雙慣組采集的不同信息，進(jìn)行不同加權(quán)系數(shù)的線性疊加從而輸出只包含有微弱彈性信息的真實(shí)彈體角速率，從而阻斷彈性振蕩對(duì)姿態(tài)控制系統(tǒng)的不利影響。
[0041]如圖1和圖2所示，本發(fā)明彈性振蕩抑制方法包括以下步驟:
[0042]S1、雙慣組中慣組O和慣組I分別采集運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl ；
[0043]S2、獲取線性加權(quán)系數(shù)K:
[0044]K = K0+int [C*sign (omg_inl) *omg_in2],
[0045]其中，KO = k00/(k00-kl0)，kOO是在運(yùn)載器發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前，慣組O所處位置上的振型斜率；klO是在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前，慣組I所處位置上的振型斜率；
[0046]函數(shù)int (X)表示對(duì)自變量x的積分,初始值為O ;函數(shù)sign (X)表示對(duì)自變量x取符號(hào)，當(dāng)X為正值時(shí)，sign(x) = I ;當(dāng)X為負(fù)值時(shí)，sign(x) = -1 ；
[0047]C為關(guān)于K的收斂因子，C越大，K收斂速度越快。C可根據(jù)不同的狀態(tài)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)(如慣組的物理特性以及其在運(yùn)載器中的安裝位置)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值調(diào)整確定；
[0048]omg_inl = omgO-omgl ；
[0049]omg_in2 = omgO-Κ (omgO-omgl)-notch (omgO)；
[0050]函數(shù)notch ()為陷波濾波器，其傳遞函數(shù)為
[0051]notch = (S2+2*0.02*wn*S+wn2)/(S2+2*0.96*wn*S+wn2)，
[0052]wn為運(yùn)載器的固有頻率；
[0053]S3、獲取阻斷了彈性振蕩后的真實(shí)彈體角速率omg = omgO-(omgO-omgl)K。
[0054]上述步驟S2中，加權(quán)系數(shù)K的初始設(shè)置值KO = kOO/ (kOO-klO)，kOO和klO可以在地面直接利用儀器測(cè)得。陷波濾波器在使用前需要根據(jù)姿態(tài)控制系統(tǒng)的采樣頻率進(jìn)行雙線性變化。
[0055]運(yùn)載器實(shí)際飛行過(guò)程中，令真實(shí)彈體角速率為omgb，彈性角速率為omgt，則其滿足如下關(guān)系:omgO = omgb+kO*omgt, omgl = omgb+kl*omgt ；k0和kl分別是慣組O和慣組I所處位置上的實(shí)時(shí)振型斜率，其中在實(shí)際飛行過(guò)程中ko和kl無(wú)法實(shí)時(shí)測(cè)量。本發(fā)明方法將omgO和omgl進(jìn)行關(guān)于加權(quán)系數(shù)K的線性疊加，根據(jù)步驟S1-S3可得到阻斷了彈性振蕩后的真實(shí)彈體角速率omg。
[0056]以下結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0057]假設(shè)某運(yùn)載器飛行過(guò)程中，相關(guān)仿真條件設(shè)定為k0 = 0.Ukl = -0.25、K0 = 0、C=0.5。彈性角速率omgt幅值為100deg/s,頻率1Hz ;真實(shí)彈體角速率omgb幅值為50deg/s，頻率IHz。
[0058]由圖2可以看出，仿真實(shí)驗(yàn)中，慣組O采集運(yùn)載角速率信息omgO=50sin (2 t) +0.l*100sin (20 n t),慣組 I 采集運(yùn)載角速率信息 omgl =50sin (2 Jit) + (-0.25) *100sin (20 n t)，根據(jù)上述步驟S1-S3中公式可計(jì)算得到如圖3所示的加權(quán)系數(shù)、輸出角速率，并計(jì)算得到殘余彈性角速率。
[0059]由圖3(a)_3(b)可知，本發(fā)明方法輸出的角速率與理論真實(shí)彈體角速率非常接近，且殘余彈性角速率很小，因此可很好地對(duì)彈性振蕩進(jìn)行抑制。
[0060]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、雙慣組中第一慣組和第二慣組分別采集運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl； 52、根據(jù)采集的運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl獲取線性加權(quán)系數(shù)K:
K = KO+int [Osign (omg_inl) *omg_in2]， 其中，KO = kOO/(kOO-klO)，kOO為運(yùn)載器發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前第一慣組所處位置上的振型斜率；klO為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前第二慣組所處位置上的振型斜率； 函數(shù)int(x)表示對(duì)自變量X的積分，初始值為O ; 函數(shù)sign(x)表示對(duì)自變量X取符號(hào)，當(dāng)X為正值時(shí)，sign(x) = I ;當(dāng)x為負(fù)值時(shí)，sign(x) = -1 ； C為收斂因子； omg—ini = omgO—omgl，
omg—in2 = omgO-Κ(omgO-omgl)-notch(omgO)； 函數(shù)notch(X)為陷波濾波器,其傳遞函數(shù)為
notch = (S2+2*0.02*wn*S+wn2)/(S2+2*0.96*wn*S+wn2), wn為運(yùn)載器的固有頻率； 53、根據(jù)線性加權(quán)系數(shù)K獲取阻斷了彈性振蕩后的真實(shí)彈體角速率omg=omgO- (omgO-omgl) K。
2.一種利用雙慣組進(jìn)行彈性振蕩抑制的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括雙慣組、線性加權(quán)模塊和真實(shí)彈體角速率獲取模塊: 所述雙慣組中第一慣組和第二慣組分別用于采集運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl ； 所述線性加權(quán)模塊用于根據(jù)采集的運(yùn)載器角速率信息omgO和omgl獲取線性加權(quán)系數(shù)K:
K = KO+int [Osign (omg_inl) *omg_in2]， 其中，KO = kOO/(kOO-klO)，kOO為運(yùn)載器發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前第一慣組所處位置上的振型斜率；klO為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前第二慣組所處位置上的振型斜率； 函數(shù)int(x)表示對(duì)自變量X的積分，初始值為O ; 函數(shù)sign(x)表示對(duì)自變量X取符號(hào)，當(dāng)X為正值時(shí)，sign(x) = I ;當(dāng)x為負(fù)值時(shí)，sign(x) = -1 ； C為收斂因子； omg—ini = omgO—omgl，
omg—in2 = omgO-Κ(omgO-omgl)-notch(omgO)； 函數(shù)notch(X)為陷波濾波器,其傳遞函數(shù)為
notch = (S2+2*0.02*wn*S+wn2)/(S2+2*0.96*wn*S+wn2), wn為運(yùn)載器的固有頻率； 所述真實(shí)彈體角速率獲取模塊用于根據(jù)線性加權(quán)系數(shù)K獲取阻斷了彈性振蕩后的真實(shí)彈體角速率 omg = omgO- (omgO-omgl) K0
【文檔編號(hào)】H03H21/00GK104270120SQ201410452874
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】朱偉, 涂正光, 羅志偉, 范威 申請(qǐng)人:湖北航天技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)所