适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114137839A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111423101.6(22)申请日2021.11.26(71)申请人南京航空航天大学地址214000江苏省无锡市梁溪区古华山路惠麓东苑8号815申请人中国航发控制系统研究所(72)发明人卜飞飞翁卢晖姚太克张荣格孙建翎徐振缘丁俣舟牟国玮李文鑫成泽旸(74)专利代理机构无锡华源专利商标事务所(普通合伙)32228代理人过顾佳(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法(57)摘要本发明涉及一种适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法。其当所述给定偏航角为0时，所有推进器内的推进电机均处于相同转速的工作状态；当所述给定偏航角为非0时，则对电推进飞机上的推进器采用分布式协同控制；在分布式协同控制时，当所有推进器内的推进电机均处于相应的目标偏航转速时，利用所有推进器输出的推力产生与所述给定偏航角适配的目标偏航力矩，通过目标偏航力矩驱动所述电推进飞机进行所需的偏航转向。本发明通过同步式协同控制，保证各推进电机在受到扰动时依旧保持同步运行；在需要转向时，通过分布式协同控制，不再需要副翼或喷气尾锥实现，降低转向控制的复杂度，安全可靠。CN114137839ACN114137839A权利要求书1/2页1.一种适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法，其特征是，获取电推进飞机的给定偏航角；当所述给定偏航角为0时，则对电推进飞机上的推进器采用同步式协同控制；在同步式协同控制时，所有推进器内的推进电机均处于相同转速的工作状态；当所述给定偏航角为非0时，则对电推进飞机上的推进器采用分布式协同控制；在分布式协同控制时，确定所有推进器内推进电机在所述给定偏航角下相应的偏航转速补偿信息，以利用偏航转速补偿信息将相应推进电机调节的目标偏航转速；当所有推进器内的推进电机均处于相应的目标偏航转速时，利用所有推进器输出的推力产生与所述给定偏航角适配的目标偏航力矩，通过目标偏航力矩驱动所述电推进飞机进行所需的偏航转向。2.根据权利要求1所述的适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法，其特征是，对所有的推进器采用同步式协同控制时，第i个推进器内的推进电机的同步转速为：其中，nref为第i个推进器内推进电机当前的给定转速，yi为第i个推进器内推进电机的同步速度补偿值，eid为第i个推进器内推进电机的同步速度误差补偿值。3.根据权利要求2所述的适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法，其特征是，第i个推进器内推进电机的同步速度补偿值yi为：yi＝ki1(ni‑n1)+ki2(ni‑n2)+…+kij(ni‑nj)+…+kiz(ni‑nz)其中，ki1、ki2、kiz、kij均为同步速度补偿系数，ni为第i个推进器内推进电机的实际转速，n1为第一个推进器内推进电机的实际转速，n2为第二个推进器内推进电机的实际转速，nj为第j个推进器内推进电机的实际转速，nz为第z个推进器内推进电机的实际转速。4.根据权利要求3所述的适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法，其特征是，对同步速度补偿系数kij，则有其中，Ji为第i个推进器内推进电机的转动惯量，Jj为第j个推进器内推进电机的转动惯量。5.根据权利要求2至4任一项所述的适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法，其特征是，对第i个推进器内推进电机的同步速度误差补偿值eid，则有其中，kv为最大速度同步误差补偿系数，ka为最大加速度同步补偿系数。6.根据权利要求1至4任一项所述的适用于分布式电推进飞机多推进器的协同控制方法，其特征是，对电推进飞机上的推进器采用分布式协同控制时，产生目标偏航力矩的过程包括如下步骤：步骤100、根据所有推进器的当前推进状态，确定在当前推进器下的当前推进偏航力矩M；步骤110、根据当前推进偏航力矩M，确定在所述当前推进偏航力矩M下电推进飞机的转2CN114137839A权利要求书2/2页向角速度；步骤120、根据转向角速度确定所述电推进飞机的实际偏航角；步骤130、根据给定偏航角与实际偏航角的差值，通过偏航角控制器确定所有推进器内推进电机相应的偏航转速补偿信息，以根据偏航转速补偿信息确定每个推进器内推进电机相应的偏航转速补偿值；步骤140、根据所有推进器内推进电机相应的偏航转速补偿值，对所有推进器内推进电机的转速进行调节，以使得所有推进器内推进电机的转速均处于相应的目标偏航转速；步骤150、对一处于目标偏航状态的推进电机，利用所述推进电机所在的推进器输出一相应的推力，利用所有推进器输出的推力产生与所述给定偏航角适配的目标偏航