本发明属于飞行器控制方法，具体涉及一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法。
背景技术：
1、拖曳式诱饵舱通过拖曳线和载机配置在一起，和载机的飞行速度、轨迹类似，可以干扰敌方探测信号，提高载机的飞行安全性。由于诱饵舱依靠拖曳线飞行，跟随载机机动动作具有滞后性，载机尾流风场情况复杂，拖曳式诱饵舱易对载机飞行安全造成威胁。因此，亟需针对在存在拖曳式诱饵舱带来的复杂风场的影响条件下，提供一种可提高载机飞行安全性，且能够精准控制的高可靠安全飞行控制方法。
2、具体的来说，常规飞行控制系统的姿态角控制系统中，控制策略一般是根据时标分离原理搭建的。基于姿态角和姿态角速度控制的级联控制策略在面对模型不确定性和参数不确定性以及重心摄动等情况下难以实现良好的控制效果，也就是系统的稳定储备不足。此经典设计方法依赖于精确的模型，在模型不精确时无法实现较好的控制效果，在系统受扰时也无法快速回调至稳定状态。而当载机释放拖曳式诱饵舱后，诱饵舱和拖曳线引起的流动分离造成的复杂风场影响载机的飞行性能，此外流动分离还会在载机俯仰轴上引起力矩干扰并影响到舵面偏转量，导致出现模型不确定和参数不确定性，也会影响载机的飞行性能。因此传统飞行控制系统难以在这种情况下实现精准、稳定的安全控制。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本发明提出一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，利用角加速度信号能直接反应力矩在系统上的作用效果，基于角加速度信号反馈引入伺服系统中时可以增强系统对于干扰力矩和负载波动鲁棒性能的特点，将角加速度信号应用于飞行控制系统中以进一步提高飞行器的稳定性和鲁棒性，并且增大飞行控制系统的稳定储备，克服载机释放拖曳式诱饵舱后因诱饵舱和拖曳线引起的流动分离影响载机飞行性能的问题，获取更优良的控制效果。
2、本发明的技术方案为：
3、一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，包括以下步骤：
4、步骤1：建立带有拖曳式诱饵舱的载机飞行器模型，根据时标分离原理，将带有拖曳式诱饵舱的载机飞行器的姿态角控制系统分为姿态角环节和姿态角速度环节，并基于比例-积分-微分控制方法，设计飞行器姿态角控制系统；
5、步骤2：基于角加速度反馈原理，在所述飞行器姿态角控制系统的姿态角速度环节后再增加姿态角加速度环节，并基于比例-积分-微分控制方法设计姿态角加速度控制器，得到增强稳定储备的飞行器姿态角控制系统；其中所述姿态角加速度环节中反馈回来的姿态角加速度信号估计值基于互补滤波原理得到。
6、进一步的，步骤2中，基于互补滤波原理得到姿态角加速度信号估计值的过程为：
7、将机载传感器获得的姿态角速度信号经过微分环节得到初始角加速度信号，再将所述初始角加速度信号积分，并与所述姿态角速度信号做差，差值经过比例-积分控制器后得到补偿控制量，将所述补偿控制量补偿至所述初始角加速度信号中，实现前馈过程，得到姿态角加速度信号估计值。
8、进一步的，步骤2中，基于互补滤波原理得到姿态角加速度信号估计值的表达式为：
9、
10、其中，为机载传感器获得的姿态角速度信号测量值，为机载传感器获得的姿态角速度信号的微分值，为姿态角加速度信号估计值，为比例控制参数，为积分控制参数，为拉普拉斯算子。
11、进一步的，步骤1中设计的带有拖曳式诱饵舱的载机飞行器姿态角控制系统包括：
12、俯仰角控制回路：回路中俯仰角以及俯仰角速度控制器设计为：
13、
14、
15、其中，为俯仰角速度的期望值，为俯仰角速度的测量值，为俯仰角的期望值，为俯仰角的测量值，为俯仰角比例积分控制器中的比例控制参数，为俯仰角比例积分控制器中的积分控制参数，为俯仰角速度比例积分控制器中的比例控制参数，为俯仰角速度比例积分控制器中的积分控制参数，为升降舵的偏转角，为升降舵的配平角。
16、滚转角控制回路：回路中滚转角以及滚转角速度控制器设计为：
17、
18、
19、其中，为滚转角速度的期望值，为滚转角速度的测量值，为滚转角的期望值，为滚转角的测量值，为滚转角比例积分控制器中的比例控制参数，为滚转角比例积分控制器中的积分控制参数，为滚转角速度比例积分控制器中的比例控制参数，为滚转角速度比例积分控制器中的积分控制参数，为副翼的偏转角，为副翼的配平角。
20、偏航角控制回路：回路中偏航角以及偏航角速度控制器设计为：
21、
22、
23、其中，为偏航角速度的期望值，为偏航角速度的测量值，为偏航角的期望值，为偏航角的测量值，为偏航角比例积分控制器中的比例控制参数，为偏航角比例积分控制器中的积分控制参数，为偏航角速度比例积分控制器中的比例控制参数，为偏航角速度比例积分控制器中的积分控制参数，为方向舵的偏转角，为方向舵的配平角。
24、进一步的，步骤2中，所述增强稳定储备的飞行器姿态角控制系统包括：
25、俯仰角控制回路：回路中俯仰角、俯仰角速度和俯仰角加速度控制器设计为：
26、
27、
28、
29、其中，为俯仰角加速度信号的期望值，为俯仰角加速度信号的估计值，为俯仰角加速度比例积分控制器中的比例控制参数，为俯仰角加速度比例积分控制器的积分控制参数。
30、滚转角控制回路：回路中滚转角、滚转角速度和滚转角加速度控制器设计为：
31、
32、
33、
34、其中，为滚转角加速度信号的期望值，为滚转角加速度信号的估计值，为滚转角加速度比例积分控制器中的比例控制参数，为滚转角加速度比例积分控制器中的积分控制参数。
35、偏航角控制回路：回路中偏航角、偏航角速度和偏航角加速度控制器设计为：
36、
37、
38、
39、其中，为偏航角加速度信号的期望值，为偏航角加速度信号的估计值，为偏航角加速度比例积分控制器中的比例控制参数，为偏航角加速度比例积分控制器的积分控制参数。
40、进一步的，步骤2中，在所述增强稳定储备的飞行器姿态角控制系统中的姿态角测量值和姿态角速度测量值中引入传感器噪声。
41、进一步的，姿态角传感器噪声采用高斯白噪声模型，且在添加噪声后再引入40e-3秒的角度传感器时间延迟；姿态角速度传感器噪声采用高斯白噪声模型，对姿态角速度进行600deg/s的速度限制，且在添加噪声后再引入15e-3秒的角速度传感器时间延迟。
42、有益效果
43、本发明提出的增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，基于角加速度信号反馈控制可以增强系统鲁棒性的特点，将角加速度信号引入飞行控制系统中，获取更好的控制效果，具体优势如下：
44、（1）提出了一种引入角加速度信号的飞行控制方法，与经典控制方法相比在时域性能相近的情况下，幅值裕度得到了有效的提升，稳定储备的提升可以有效增强飞行器飞行控制系统的稳定性，在重心摄动、模型不确定和参数不确定的情况下实现优良的控制效果；
45、（2）提出了一种基于互补滤波原理的角加速度信号的新颖估计方法，在考虑实际工程中角度传感器和角速度传感器时间延迟和噪声的情况下，可以得到品质优良的角加速度信号，保证了信号的工程可用性。
46、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，其特征在于：步骤2中，基于互补滤波原理得到姿态角加速度信号估计值的过程为：
3.根据权利要求1或2所述一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，其特征在于：步骤2中，基于互补滤波原理得到姿态角加速度信号估计值的表达式为：
4.根据权利要求1所述一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，其特征在于：步骤1中设计的带有拖曳式诱饵舱的载机飞行器姿态角控制系统包括：
5.根据权利要求4所述一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，其特征在于：步骤2中，所述增强稳定储备的飞行器姿态角控制系统包括：
6.根据权利要求4或5所述一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，其特征在于：步骤2中，在所述增强稳定储备的飞行器姿态角控制系统中的姿态角测量值和姿态角速度测量值中引入传感器噪声。
7.根据权利要求6所述一种增强系统稳定储备的高可靠安全飞行控制方法，其特征在于：姿态角传感器噪声采用高斯白噪声模型，且在添加噪声后再引入40e-3秒的角度传感器时间延迟；姿态角速度传感器噪声采用高斯白噪声模型，对姿态角速度进行600deg/s的速度限制，且在添加噪声后再引入15e-3秒的角速度传感器时间延迟。
