哈尔滨工业大学韦常柱获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利一种基于动态稳定性判据的飞行器自旋角速度选择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:CN120386395B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09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:202510515190.9,技术领域涉及:G05D13/62;该发明授权一种基于动态稳定性判据的飞行器自旋角速度选择方法是由韦常柱;郑总准;马爽;琚啸哲;黄浩设计研发完成,并于2025-04-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于动态稳定性判据的飞行器自旋角速度选择方法在说明书摘要公布了:一种基于动态稳定性判据的飞行器自旋角速度选择方法,属于飞行器控制技术领域。方法如下:建立考虑主动自旋条件下引入马格努斯力矩和陀螺效应的飞行器动力学方程;基于飞行器动力学方程,结合劳斯‑赫尔维次方法得到自旋飞行器的通用动态稳定性判据;融合经典弹道设计与锥形运动的动态稳定性判据,选择对应的自旋角速度,使得飞行器在自旋过程中稳定飞行。本发明规避了传统设计中因锥动参数越界导致的姿态发散和制导精度衰减问题,提升弹道设计精度,确保飞行器在复杂气动环境下保持锥形运动模态的渐进稳定,降低传统方法的姿态角控制误差,为自旋飞行器的高精度制导与稳定飞行提供了系统化解决方案。
本发明授权一种基于动态稳定性判据的飞行器自旋角速度选择方法在权利要求书中公布了:1.一种基于动态稳定性判据的飞行器自旋角速度选择方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤: S1:建立考虑主动自旋条件下引入马格努斯力矩和陀螺效应的飞行器动力学方程; 所述S1包括如下步骤: S101:设置飞行器相关参数,包括:飞行器质量、侧向力系数、升力系数、恢复力矩系数、阻尼力矩系数、马格努斯力矩系数以及本体系下角速度矢量分量、极转动惯量和赤道转动惯量; S102:进行简化假设: S10201:忽略速度矢量的变化,关注攻角和侧滑角的变化; S10202:飞行过程中攻角和侧滑角的数量级小于俯仰角和滚转角的姿态角,因此满足以及的小角度假设; S103:利用矢量的相对导数公式和角动量定理,得到飞行器本体系下绕质心转动的姿态动力学方程: 式中: 为极转动惯量; 为本体系下角速度矢量x轴分量; 为本体系下角速度矢量x轴分量的一阶导数; 为本体系下角速度矢量y轴分量; 为本体系下角速度矢量y轴分量的一阶导数; 为本体系下角速度矢量z轴分量; 为本体系下角速度矢量z轴分量的一阶导数; 为角速度矢量x轴分量的阻尼力矩系数; 为角速度矢量y轴分量的阻尼力矩系数; 为角速度矢量z轴分量的阻尼力矩系数; 为角速度矢量y轴分量的马格努斯力矩系数; 为角速度矢量z轴分量的马格努斯力矩系数; 为角速度矢量y轴分量的恢复力矩系数; 为角速度矢量z轴分量的恢复力矩系数; 为动压; 为飞行器参考面积; 为飞行器参考长度; 为飞行器速度; 为赤道转动惯量; S104:结合攻角和侧滑角的小角度假设,得到速度矢量在本体系下的分量: S105:由矢量的相对导数和绝对导数关系,可得其加速度表达如下: 式中: 为飞行时间; 为飞行器角速度在本体系下矢量; 整理式,得到加速度在本体系y轴和z轴的表达式如下: 式中: 为飞行器质量; 为攻角的一阶导数; 为侧滑角的一阶导数; 为合外力在本体系下y轴的投影; 为合外力在本体系下z轴的投影; S106:联立式‑,得到飞行器的角运动方程: 式中: 为本体系下角速度矢量y轴分量的升力系数; 为本体系下角速度矢量z轴分量的侧向力系数; S2:基于飞行器动力学方程,结合劳斯‑赫尔维次方法得到自旋飞行器的通用动态稳定性判据; S3:融合经典弹道设计与锥形运动的动态稳定性判据,选择对应的自旋角速度,使得飞行器在自旋过程中稳定飞行。
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