小型無人靶機掠海定高飛行控制系統設計與實現

控制量由四部分組成，包括姿態控制內回路和高度控制外回路的各兩個控制量。姿態控制內回路：與俯仰角偏差△θ成正比的比例控制器作為主控制對俯仰角進行修正，與俯仰角速率θ成正比的微分控制器主要用于改善姿態內回路的阻尼特性。
高度控制外回路：與高度差△H成正比的比例控制器作為主控制對高度進行修正，與垂向速度冉成正比的微分控制器則主要用于改善高度外回路的阻尼特性。
2．2 信號處理方法及效果分析
在基本控制律確定后，一個必須解決好的主要問題就是如何獲取高質量的反饋控制信號。俯仰角偏差△θ與俯仰角速率θ，按常規做法可分別由垂直陀螺和角速率陀螺提供滿足精度要求的信號。這里主要問題在于高度信號H和垂向速度信號H的獲取和處理。無線電高度表信號由于海浪起伏等因素的影響本身含有大量的噪聲，并且如果直接采用高度表信號微分獲取垂向速度信號，會引起系統不穩定，不能單獨使用；如果采用加速度計信號積分獲取垂向速度信號和高度信號，又存在誤差累積的問題，也不能單獨使用。然而如果將兩者組合使用，則可以產生很好的優勢互補效果。所以，本文采用了一種Kalman互補濾波算法，既可濾除高度信號噪聲，又可獲得高質量的垂向速度信號。其設計思想是通過對垂向加速度信號進行積分得到垂向速度，再對垂向速度積分得到高度，將此高度與高度表的實際測量高度進行比較，得到一個偏差量。把該偏差量作為當前時刻的誤差估計值重新加入到垂直加速度和垂直速度上繼續進行濾波運算。高度信號與垂向加速度信號互補濾波的原理如圖3所示。

再對該濾波算法的效果進行分析。設拖靶的實際高度為Hr，記a=Hr+Na，其中Na表示加速度的誤差，則有：

記H=Hr+Nh，Nh表示高度的誤差，則有：

從上面可以看出，解算后的速度V由三個部分組成：
真實高度的微分：sHr(s)

這樣得到的垂向速度和高度信號中，加速度誤差和高度誤差的信號能夠被有效地濾波，特別是能夠有效地去除海雜波的影響。