(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221073493 6.1 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 刘攀　甄子洋　陆宇平　王新宇　 邹雨春　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 马玉雯 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于B型样条的变体空天飞行器气动系 数在线辨识方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于B型样条的变体空天 飞行器气动系数在线辨识方法， 用于实现对具有 变外形能力空天飞行器气动参数的在线辨识。 该 方法采用了多元样条函数理论构建先验气动模 型和在线辨识模 型， 基于已有的状态 量和传感器 测量值， 并利用可变遗忘因子的自适应更新能 力， 对先验模 型和观测值之间的误差进行了在线 辨识， 并最终获取到了实时总气动系数及其气动 参数等数据的估计值。 本发明提出的具有自适应 特性的多元样条气动模型在线辨识框架具有辨 识误差小， 实时性高等特点， 可 以有效补偿飞行 器在标称构型外的气动变化和不确定性， 实现了 变体空天飞行器气动模型的高精度建模， 对提高 其控制能力将具有显著意 义。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115048724 A 2022.09.13 CN 115048724 A 1.一种基于B型样条的变体空天飞行器气动系数在线辨识方法， 其特征在于： 所述方法 基于变后掠翼NSV所获取 的状态量和传感器测量值， 将飞行器的状态量转换为气动模型辨 识所需的总升力系数、 阻力系数和俯仰力矩系数的观测值， 以多 元样条函数为基础， 构建先 验气动模型并最终建立 起一种具有自适应能力的在线辨识方法。 2.根据权利要求1所述的基于多元样条函数的变体空天飞行器气动模型在线辨识方 法， 其特征在于， 所述辨识所需的总升力系 数、 阻力系数和俯仰力矩系 数的观测值， 通过飞 行器的轴向和法向过 载Nx、 Ny以及其他传感器测量 值计算得到， 其中ε1和 ε2为观测噪声： 其中， α表示迎角； T表示推力； D和L表示阻力和升力； m和g分别表示飞行器质量和重力 加速度。 3.根据权利要求1或2所述的基于多元样条函数的变体空天飞行器气动模型在线辨识 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 建立具有变后掠特性的空天 飞行器纵向模型： 其中V、 α、 q、 γ和h表示飞行速度， 迎角， 俯仰角速度， 飞行航迹角， 飞行高度； D、 L和MA代 表阻力、 升力和俯仰力矩； m和g分别表示飞行器质量和重力加速度， Iy表示后掠翼绕y轴的 转动惯量； 其中的FIx、 FIz、 FIkz和MIy代表变形过程引起的惯性力和力矩， Sx表示分布在x轴上 的静力矩； S2： 由于多种 因素的影响， 变后掠翼NSV飞行器具有高不确定的特性， 飞行器的气动模 型还应考虑不确定性因素， 并建立气动模型的观测方程， ΔCi表示气动模型的不确定部分 其中i＝D、 L、 m： Ci＝Ci( ξ )+ΔCi 其中ξ表示 NSV后掠角； CL、 CD和Cm分别是总气动升力系数、 阻力系数和俯仰力矩系数； S3： 先验气动模型和在线辨识方法均采用了多元样条函数理论进行模型构建； 先验气 动模型是基于变后掠翼NSV固定构型下的气动数据进行离线辨识得到的， 通过离线B ‑系数 估计任意时刻下变后掠翼NSV的气动系数； S4： 以先验气动模型和观测值之间的误差作为辨识量， 采用一种新的在线模型辨识方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115048724 A 2法， 它结合了计算效率高的多 元样条的递归最小二乘算法和变量遗忘因子， 用常规的RLS求 解器解决变后掠翼NSV的气动模型辨识问题。 4.根据权利要求3所述的基于多元样条函数的变体空天飞行器气动模型在线辨识方 法， 其特征在于， S3中所述多元样条函数 形式如下 式中， sD， sL， sm分别表示由多元样条函数计算的阻力系数CD、 升力系数CL和俯仰力矩系 数Cm的值； sD0， sDα分别为基于样条函数模型估计的零升阻力系数CD0和阻力系数对迎角的导 数CDα； sL0， sLa， 分别为基于样条函数模型估计的基本升力系数CL0、 升力系数对迎角和升 降舵偏角的导数CLα和 sm0， sma， smq分别为基于样条函数模型估计的基本俯仰力矩 系数Cm0、 俯仰力矩系数对迎角、 升降舵偏角、 无量纲的俯仰角速度的导数Cmα， Cmq； δe为 升降舵偏角； q为俯仰角速度； cA代表平均气动弦长 。 5.根据权利要求3所述的基于多元样条函数的变体空天飞行器气动模型在线辨识方 法， 其特征在于， S4中所述采用一种新的在 线模型辨识方法， 它结合了计算效率高的多 元样 条的递归最小二乘算法和变量遗忘因子， 所设计的在线辨识方法的输入量包含： 观测方程 与先验气动模型之差、 状态量和先验气动模型中的B ‑系数； 在线辨识方法的输出量为总升 力系数、 阻力系数和俯仰力矩系数及其气动参数的估计值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115048724 A 3