一种角速率测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航空器飞行控制设计领域，具体涉及一种角速率信号的获取方法。
【背景技术】
[0002] 万向节为飞机后体与硬式空中加油装置之间的连接装置，图1万向节为硬式空中 加油装置提供俯仰和滚转二个自由度的运动，保证硬式空中加油装置在加油过程中灵活运 动以到达所需要的对接包线。
[0003] 在硬式空中加油技术中，硬式空中加油装置控制系统是决定硬式加油技术整体水 平的关键技术，而万向节处角速率信号品质是硬式空中加油装置控制系统性能发挥的关键 制约因素之一。国内目前尚未有该领域技术的应用，国外只有KClOA加油机有此技术应用， 其万向节处角速率信号是通过对万向节处的俯仰角和滚转角信号进行微分获得的（以下简 称传统方式)，如图2示。其角速率信号通过式p= g=S获得，其中，p为万向节处的俯仰 角速率，q为万向节处的滚转角速率，4为万向节处的俯仰角的微分，^为万向节处滚转角 的微分。
[0004] 这种测量方法主要存在以下两个问题：
[0005] 硬式空中加油装置的主要气动力来源为控制翼面，也就是说万向节处的运动是从 控制翼面处传递过来的，硬式空中加油装置是一个细长悬臂梁结构，控制翼面距离万向节 有大概8米的距离，这样的结构特性决定了其自身的柔性特征非常突出，因此采用传统方 式获得的角速率信号会有时延，并且信号会受弹性震动干扰。
[0006] 传统方式通过微分运算获得角速率信号，因此从信号源头上讲该方法对俯仰角和 滚转角位置信号的品质依赖较大，同时微分方法本身会将信号的噪声放大，甚至得到的信 号会完全失真。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是：本发明解决传统方式存在时延并且信号受弹性干扰较大的缺 陷。同时，解决传统方式微分运算所导致的信号噪声大的问题。
[0008] 本发明的技术方案是：
[0009] -种角速率测量方法，本方法通过在硬式空中加油装置杆体上安装角速率敏感元 件，直接测得硬式空中加油装置在杆体坐标系下的三轴角速率信号[Pbqbrb]。
[0010] 再经过下式计算得到万向节体坐标系的俯仰轴和滚转轴的角速率：
【主权项】
1. 一种角速率测量方法，其特征是，本方法通过在硬式空中加油装置杆体上安装角速 率敏感元件，直接测得硬式空中加油装置在杆体坐标系下的三轴角速率信号[Pb qb rb]。 再经过下式计算得到万向节体坐标系的俯仰轴和滚转轴的角速率： 共Ψ :
Θ为万向节处的俯仰角，Φ为万向节处的滚转角； Pb为杆体坐标系下角速率敏感元件测得的ObXb方向的角速率； qb为杆体坐标系下角速率敏感元件测得的〇byb方向的角速率； rb为杆体坐标系下角速率敏感元件测得的〇bzb方向的角速率； Pg为杆体坐标系下角速率敏感元件测得的OgXg方向的角速率； qg为杆体坐标系下角速率敏感元件测得的〇gyg方向的角速率；
L为硬式空中加油装置杆体上安装的角速率敏感元件的安装位置与万向节直接的距 离。
2. 权利要求1所述的一种角速率测量方法，其特征是，角速率敏感元件是以经典力学 为基础的陀螺仪，或者是以非经典力学为基础的陀螺仪。
【专利摘要】本发明属于航空器飞行控制设计领域，具体涉及一种角速率信号的获取方法。该方法通过在硬式空中加油装置杆体上安装角速率敏感元件，来获得万向节处的滚转和俯仰角速率信号。通过该方法的应用，能够克服传统万向节处角速率测量方法的精度差、信号噪声大等缺点和不足。该方法不仅能够在航空器硬式空中加油技术领域应用，同时还能够在类似运动形式的机构控制（例如火炮控制）中应用，以提供准确的转轴处的角速率信号。
【IPC分类】G01C19-00
【公开号】CN104655115
【申请号】CN201310603627
【发明人】仇江, 王贵, 张微, 高亚奎, 安刚
【申请人】中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月22日