一种飞行器半实物仿真系统误差分析方法
专利汇可以提供一种飞行器半实物仿真系统误差分析方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 飞行器 半实物仿真 系统误差分析方法，以飞行器 飞行控制系统 数学方程、两轴转台传递函数、三轴转台传递函数为 基础 ，与飞行器与目标相对运动学方程和比例导引方程联立，基于协方差分析描述函数法建立均值和协方差方程，利用均值和协方差方程，求解飞行器半实物仿真系统的误差。解决了已有导弹等半实物仿真系统误差方法中没有包括飞行器的飞行控制系统数学方程的计算误差。本发明获得的误差包括飞行控制系统数学方程的计算误差，可以用于揭示仿真实验结果中的异常现象，或者修正仿真实验结果。，下面是一种飞行器半实物仿真系统误差分析方法专利的具体信息内容。
1.一种飞行器半实物仿真系统误差分析方法，其特征在于，步骤如下：
(a)忽略目标模拟器的误差；
(b)建立仿真系统的状态方程
已有飞行器飞行控制数学方程含有状态变量，包括了目标状态变量为
飞行器状态变量为
飞行器与目标视线角变量为 ，另外，
飞行器质量为 飞行器受到的推力为 飞行器受到的阻力为 飞行器受到的升力为 飞行器受到的侧向力为 飞行器单位时间内质量消耗量为 ，其中：
分别表示目标在惯性坐标系 中的三维坐标， 表示目标在惯性坐
标系 中的运动速度， 表示目标在惯性坐标系 中的俯仰角， 表示目标在惯性坐标系 中的偏航角， 分别表示飞行器在惯性坐标系
中的三维坐标， 表示飞行器在惯性坐标系 中的运动速度， 表示飞行器在惯性坐标系 中的弹道倾角， 表示飞行器在惯性坐标系 中的弹道偏角， 表示飞行器在速度坐标系 中的攻角， 表示飞行器在速度坐标系 中的侧滑角， 表示
飞行器在速度坐标系 中的倾斜角， 分别飞行器沿着飞行器
动坐标系 三个坐标轴的旋转角速度， 表示飞行器在惯性坐标系 中的俯仰角， 表示飞行器在惯性坐标系 中的偏航角，表示飞行器在惯性坐标系 中的滚转角；
以高低视线角 、方位视线角 、飞行器旋转角速度 和飞行
器姿态角 、 、 均为随机状态变量，其余状态变量为确定性变量，建立含有随机状态变量的状态方程为：
（3）
式中： 分别为飞行器在动坐标系 中的气动力矩；
分为飞行器在动坐标系 中的转动惯量； ，
， ， ， ；
在飞行器的飞行控制数学方程当中，其余含有确定性状态变量的状态方程是飞行控制力学的通用方程，见公式（3a）；
（3a）
(c)利用描述函数将非线性的状态方程进行统计线性化，成为线性状态方程随机状态变量方程（3）中含有非线性函数，根据（3）式中的非线性函数的概率密度函数形式，求出一个拟线性表达式，用该拟线性表达式等效代替非线性函数，使得该式与非线性函数的均方差达到极小值；
得到单变量非线性函数 的统计线性化可用描述函数 表达为：
，式中： ； ； ；
； ；和 统称为描述函数；
得到双变量非线性函数 的统计线性化描述函数为：
，式中： ； ；
； ； ； ； ；
；
据此，随机状态变量方程（3）中的非线性函数可以拟合为线性表达式，例如：
用类似方法完成其余函数的统计线性化；
(d)利用协方差分析法，导出仿真系统的均值和协方差方程
将统计线性函数代入到（3）式中，整理得到均值方程（4）和协方差方程（5）：
（4）
（5）
（5）式中：
，
，
其中： ；
；
；
；
；
用类似方法可以求出其他各项；
在（4）式、（5）式中，协方差矩阵P的对角线元素分别是8个随机状态变量的均方差，非对角线元素是不同随机状态变量的协方差，该矩阵是关于主对角线对称的，N为拟线性系统动态矩阵；
(e)利用均值和协方差方程，求解得出飞行器半实物仿真系统的误差
将均值方程（4）和协方差方程（5）与飞行器动力学方程、运动学方程、目标运动学方程、飞行器与目标相对运动学方程和比例导引中确定性方程联立，并给定初始条件，就能求出各随机状态变量在每一时刻的均值和协方差，其中协方差矩阵P的对角线元素分别是8个随机状态变量的均方差，就是飞行器半实物仿真系统的误差。
一种飞行器半实物仿真系统误差分析方法
技术领域
背景技术
发明内容
两轴转台用于模拟目标相对于飞行器的视线角速度，其误差包括动态误差和静态误差两类。动态误差是由于两个轴的传递函数不为1而产生的幅值误差 和相位误差，式中： 表示误差、 表示传递函数的幅值、 表示传递函数的相位、表示虚数的单位、 表示角频率；静态误差是指两个轴的安装角误差，即高低视线角误差和方位视线角误差。由于飞行器采用比例导引，导引信息是视线角速度，因此静态误差对仿真结果影响很小。
设 时刻转台的飞行器理论姿态为俯仰角 、偏航角 和倾斜角 ，则该时刻理论弹体坐标系 与惯性坐标系 的转换矩阵为 ，式中：表示转换矩阵。
式中： 为惯性系下的单位矢量。
虽然有负载模拟器的误差，但在飞行器飞行控制系统数学模型中没有相应的加载力矩项，也无法将其与飞行控制系统数学方程联立，进行误差分析。本发明以飞行器飞行控制系统数学方程、两轴转台传递函数、三轴转台传递函数为基础，基于协方差分析描述函数法建立均值和协方差方程，计算出任意时刻的均值和协方差。
、
、 、飞行器与目标视线角变量为
。另外，飞行器质量为 飞行器受到的推力为 飞行器受到的阻力为
飞行器受到的升力为 飞行器受到的侧向力为 飞行器单位时间内质量消耗
量为 。其中： 分别表示目标在惯性坐标系 中的三维坐标 ，表
示目标在惯性坐标系 中的运动速度，表示目标在惯性坐标系 中的俯仰角，表示目标在惯性坐标系 中的偏航角， 分别表示飞行器在惯性
坐标系 中的三维坐标， 表示飞行器在惯性坐标系 中的运动速度， 表示
飞行器在惯性坐标系 中的弹道倾角， 表示飞行器在惯性坐标系 中的弹道偏角， 表示飞行器在速度坐标系 中的攻角，表示飞行器在速度坐标系
中的侧滑角， 表示飞行器在速度坐标系 中的倾斜角，
分别飞行器沿着飞行器动坐标系 三个坐标轴的旋转角速度， 表示飞行器在惯性坐标系 中的俯仰角， 表示飞行器在惯性坐标系 中的偏航角， 表示飞行器在惯性坐标系 中的滚转角。
（3）
式中： 分别为飞行器在动坐标系 中的气动力矩；
分为飞行器在动坐标系 中的转动惯量； ，
， ， ， 。
； 和 统称为描述函数。
； ； ； ； ；
。
；
；
；
用类似方法可以求出其他各项。
具体实施方式
虽然有负载模拟器的误差，但在飞行器飞行控制系统数学模型中没有相应的加载力矩项，也无法将其与飞行控制系统数学方程联立，进行误差分析。本发明以飞行器飞行控制系统数学方程、两轴转台传递函数、三轴转台传递函数为基础，基于协方差分析描述函数法建立均值和协方差方程，计算出任意时刻的均值和协方差。
、 、
、飞行器与目标视线角变量为 。另外，飞行器质量为 飞
行器受到的推力为 飞行器受到的阻力为 飞行器受到的升力为 飞行器受到的侧向力为 飞行器单位时间内质量消耗量为 。其中： 分别表示
目标在惯性坐标系 中的三维坐标， 表示目标在惯性坐标系 中的运动速度，表示目标在惯性坐标系 中的俯仰角， 表示目标在惯性坐标系 中的偏航角，分别表示飞行器在惯性坐标系 中的三维坐标， 表示飞行器
在惯性坐标系 中的运动速度， 表示飞行器在惯性坐标系 中的弹道倾角， 表示飞行器在惯性坐标系 中的弹道偏角， 表示飞行器在速度坐标系 中的攻角， 表示飞行器在速度坐标系 中的侧滑角， 表示飞行器在速度坐标系
中的倾斜角， 分别飞行器沿着飞行器动坐标系 三个
坐标轴的旋转角速度， 表示飞行器在惯性坐标系 中的俯仰角， 表示飞行器在惯性坐标系 中的偏航角，表示飞行器在惯性坐标系 中的滚转角。
（3）
式中： 分别为飞行器在动坐标系 中的气动力矩；
分为飞行器在动坐标系 中的转动惯量； ，
， ， ， 。
； ； ； ；；
。
（4）
（5）
（5）式中：
，
。
；
；
；
用类似方法可以求出其他各项。
2014，36(1)：117-120.
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