一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114740887A(43)申请公布日2022.07.12(21)申请号202210325541.6(22)申请日2022.03.30(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人王旭刚(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203专利代理师汪清(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法及系统(57)摘要本发明公开了一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法及系统，基于四点支撑方法，采用四个支撑杆和一个万向节把飞行体的头部与主体相连，通过四个支撑杆的不同伸缩，使得飞行体的头部围绕万向节偏转，四个支撑杆不同的伸缩长度，可以使飞行体头部偏转到需要的方向，从而实现飞行体飞行轨迹的改变。根据四点支撑法原理，采用电机作为驱动元件设计出支撑杆的伸缩驱动机构。本发明可以在较大范围内实现不同角度的偏转，满足飞行体较高机动飞行要求。该控制系统具有机械机构简单、重量轻、成本低等特点，特别适用于飞行环境复杂且需要低成本驱动控制系统的飞行体设计要求，具备较广的适用范围。CN114740887ACN114740887A权利要求书1/2页1.一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法，其特征在于，基于四点支撑方法，采用四个支撑杆和一个万向节把飞行体头部与飞行体主体铰接，其中四个支撑杆的支撑点构成平行四边形，万向节位于平行四边形的中心，通过四个支撑杆的伸缩，使得飞行体头部围绕万向节偏转；其中呈对角的一对支撑杆一个伸出长度△l，则另一个同步缩短长度△l，用于控制飞行体头部的俯仰角δy，呈对角的另一对支撑杆一个伸出长度△k，则另一个同步缩短长度△k，用于控制飞行体头部的偏角δz，四个支撑杆同时进行伸缩完成飞行体头部绕万向节的偏转；从而实现飞行体飞行轨迹的改变。2.根据权利要求1所述的可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法，采用电动机作为支撑杆的伸缩驱动机构，通过安装在飞行体头部的传感器检测飞行体头部的当前位置，并传入计算机，与计算机内产生的要求的飞行体头部位置比较从而产生偏差信号，计算机根据偏差信号产生电压驱动电动机转动，电动机带动齿轮，齿轮带动齿条伸长或缩短，从而使与齿条连接的支撑杆伸长或者缩短，直到飞行体头部位置偏差信号消除，实现对头部的偏转。3.根据权利要求2所述的可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法，支撑杆和电动机的合成传递函数满足：其中，电动机的传递函数为G(s)，R为万向节与支撑杆的中心距，为飞行体头部偏转的俯仰角或偏角；θ为电动机旋转角度。4.一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制系统，其特征在于，包括控制单元、四个支撑杆和一个万向节，所述四个支撑杆和一个万向节连接于飞行体头部与飞行体主体之间；所述四个支撑杆的支撑点构成平行四边形，万向节位于平行四边形的中心；所述控制单元用于控制四个支撑杆的伸缩，使得飞行体头部围绕万向节偏转：其中呈对角的一对支撑杆一个伸出长度△l，则另一个同步缩短长度△l，用于控制飞行体头部的俯仰角δy，呈对角的另一对支撑杆一个伸出长度△k，则另一个同步缩短长度△k，用于控制飞行体头部的偏角δz，四个支撑杆同时进行伸缩完成飞行体头部绕万向节的偏转；用于控制飞行体飞行轨迹的改变，，当一个支撑杆完全缩进，呈对角的另一个支撑杆完全伸展，控制伸展的长度，从原理上可以实现近90度的偏转，从而实现较大范围的不同角度的偏转。5.根据权利要求4所述的可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制系统，其特征在于，四个支撑杆分别设有一个电机作为伸缩驱动机构，所述飞行体头部设有传感器，用于检测飞行体头部的当前位置；所述控制单元根据传感器检测的位置以及设定的位置比较从而产生偏差信号，并根据偏差信号产生电压驱动电动机转动，电动机带动支撑杆伸长或者缩短，直到飞行体头部位置偏差信号消除，实现对头部的偏转。6.根据权利要求5所述的可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制系统，其特征在于，支撑杆和电动机的合成传递函数满足：2CN114740887A权利要求书2/2页其中，电动机的传递函数为G(s)，R为万向节与支撑杆的中心距，为飞行体头部偏转的俯仰角或偏角；θ为电动机旋转角度。3CN114740887A说明书1/4页一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法及系统技术领域[0001]本发明属于高速飞行控制技术领域，特别是一种应用于管式发射的高超音速制导炮弹、飞行体等飞行体的偏转头控制方法及系统。背景技术[0002]偏转头飞行控制为一种独特的控制策略，其通过在空气流中的飞行体整个头部的角度偏转，离开飞行体的中心线，在头部的迎风面和背风面产生不同的空气压力，从而产生控制力，操