沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司林鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司申请的专利一种基于L1自适应动态逆的变体飞行器控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116300992B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211475942.6,技术领域涉及:G05D1/495;该发明授权一种基于L1自适应动态逆的变体飞行器控制方法是由林鹏;马青原;王业光;刘长秀设计研发完成,并于2022-11-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于L1自适应动态逆的变体飞行器控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于L1自适应动态逆的变体飞行器控制方法,属于变体飞行器飞行控制领域。具体步骤如下:建立变体飞行器六自由度非线性动力学模型;根据奇异摄动理论对飞行器非线性动力学模型的12个状态变量进行时标分离;根据变体飞行器角速度和姿态角回路微分方程,基于非线性动态逆方法分别设计角速度和姿态角回路控制律;基于动态逆和线性反馈与L1自适应结合的方法设计机动产生器控制律。本发明能够提升控制系统在不确定性存在情况下的性能,提升跟踪控制的精度,提高系统的鲁棒性,使得变体飞行器能够在输入扰动、气动参数不确定性、参数变化等情况下仍旧能够保持稳定飞行。
本发明授权一种基于L1自适应动态逆的变体飞行器控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于L1自适应动态逆的变体飞行器控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 1建立变体飞行器非线性动力学模型,该模型能够表征飞行器变体过程中的动力学特性; 2根据奇异摄动理论对飞行器非线性动力学模型的12个状态变量进行时标分离; 3根据变体飞行器角速度回路的微分方程,基于非线性动态逆方法设计角速度回路控制律; 4根据变体飞行器姿态角回路的微分方程,基于非线性动态逆方法设计姿态角回路控制律; 5根据变体飞行器机动状态量的微分方程,基于线性反馈非线性动态逆和L1自适应方法设计机动产生器控制律; 在步骤1中,所描述的变体飞行器非线性动力学模型包括: A、飞行器质心移动的动力学方程组 其中,分别为飞行器的飞行加速度、迎角加速度和侧滑角加速度,V,α,β分别为飞行器的飞行速度、迎角和侧滑角,m为飞行器的质量,p,q,r分别为飞行器滚转、俯仰和偏航角速度,Fx,Fy,Fz分别为飞行器所受合外力在体轴系下的分量,Fix,Fiy,Fiz分别为飞行器因质心位置变化而产生的附加力在体轴系下的分量,其计算公式为: 其中,T为发动机推力,D,Y,L分别为飞行器所受的阻力、升力和侧力,g为重力加速度,φ,θ分别为飞行器滚转角和俯仰角,分别是滚转角加速度、俯仰角加速度和偏航角加速度;Sx,Sy,Sz代表飞机机体轴下的静力矩,分别是静力矩随时间的一阶导,分别是静力矩随时间的二阶导; B、绕质心转动的动力学方程 根据多刚体动力学理论知识可知,与常规飞机不同,变体飞行器会因变形而产生的附加力和附加力矩,经推导,变体飞行器绕质心转动的动力学方程为: 其中,为飞机的转动惯量矩阵,Ix、Iy、Iz为飞机的转动惯量,Ixy、Ixz、Iyz为惯性积;M,N分别为滚转力矩、俯仰力矩和偏航力矩;分别代表飞行加速度在机体轴上的分量,b1,b2,b3的表达式分别为: 其中,u,v,w分别代表飞行速度在机体轴上的分量,mi代表第i飞机第i个机翼的重量, 为飞机的转动惯量随时间的一阶导,为惯性积随时间的一阶导,Six,Siy,Siz分别代表飞机第i个机翼的静力矩,分别代表飞机第i个机翼的静力矩随时间的一阶导,分别代表飞机第i个机翼的静力矩随时间的二阶导; C.质心移动的运动学方程 其中x,y,z为飞行器在地面坐标系下的位置,ψ为飞行器的偏航角; D.绕质心转动的运动学方程 从机体轴系的形成过程可以写出飞机旋转角速度在机体轴系上的投影为: 求解可得飞机绕质心的运动学方程为:
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