主动射流控制系统的闭环控制方法、单元、系统、介质与流程

1.本技术涉及主动流动控制领域，更具体地，涉及一种主动射流控制系统的闭环控制方法、单元、系统、介质。


背景技术：

2.主动射流控制技术是一种主动流动控制技术，通过将高能量射流注入运动流场中，改变运动物体外界绕流的流动状态，从而改变运动物体的受力状态或运动状态。主动射流控制技术具有控制能力强、响应速度快、控制效率高等特点，在飞行器增升减阻、航空发动机喷流流体推力矢量控制、飞行器姿态的无舵面射流环量控制等多个领域中有着重要应用。
3.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在主动射流控制技术中，现有技术在飞行器上难以实现对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制。


技术实现要素：

4.本技术发明人在长期实践中发现，通过驱动压缩空气形成射流，受空气压缩性较大，且会产生流动振荡的影响，对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制很困难。具体地，气源的压力和温度随发动机的推力和转速变化，环量激励器射流通道的压力需求随飞行器姿态和飞行速度而发生变化，而环量激励器的压力又会受到气源的压力和温度的影响，因此，如何控制气源与环量激励器之间的管路上的阀门，来达到对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制，对于现有技术而言十分困难。进一步地，现有技术难以在飞行器上对从气源进入环量激励器的气体量进行高频快响应的闭环控制。
5.基于此，本技术提出了一种主动射流控制系统的闭环控制方法，在目标环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度的对应关系下，根据目标环量激励器压比得到阀位理论值，再调整阀门至阀位理论值，获取阀门的实际环量激励器压比；将实际环量激励器压比与目标环量激励器压比进行对比，若实际环量激励器压比在预设误差外，则对阀位理论值进行微调，并调整阀门至微调后的阀位值，如此，考虑气源压比和气源温度对环量激励器压比的影响，从而获取阀位理论值，并得到该阀位理论值下的实际环量激励器压比，以实际环量激励器压比作为反馈信号对阀位理论值进行微调，从而较为容易地在飞行器上实现对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制。
6.第一方面，提供了一种主动射流控制系统的闭环控制方法，该方法包括：s110.将目标环量激励器压比作为综合环量激励器压比，并根据目标环量激励器压比、气源压比检测值、气源温度检测值和综合对应关系，获取阀位理论值，其中，综合对应关系为所述综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的对应关系；s120.根据阀位理论值，调整阀门至所述阀位理论值，并获取阀门在所述阀位理论值时的实际环量激励器压比；s130.若所述实际环量激励器压比与所述目标环量激励器压比在预设误差外，则对所述阀位理论
值进行微调，并调整阀门至微调后的阀位值。
7.第二方面，提供了一种主动射流控制系统的闭环控制单元，包括：阀位理论值获取单元，实际环量激励器压比获取单元，微调单元；阀位理论值获取单元用于将目标环量激励器压比作为综合环量激励器压比，并根据目标环量激励器压比、气源压比检测值、气源温度检测值和综合对应关系，获取阀位理论值，其中，综合对应关系为所述综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的对应关系；实际环量激励器压比获取单元用于根据阀位理论值，调整阀门至所述阀位理论值，并获取阀门在所述阀位理论值时的实际环量激励器压比；微调单元用于若所述实际环量激励器压比与所述目标环量激励器压比在预设误差外，则对所述阀位理论值进行微调，并调整阀门至微调后的阀位值。
8.第三方面，提供了一种主动射流控制系统，用于执行上述方法，该系统包括：气源，管路，阀门，环量激励器，气源压力检测装置，气源温度检测装置，环量压比检测装置，控制器；气源与管路连接，管路与环量激励器连接，且管路上设置有阀门；气源与气源压力检测装置和气源温度检测装置分别连接；环量激励器与所述环量压比检测装置连接；控制器与阀门、气源压力检测装置、气源温度检测装置、环量压比检测装置分别连接。
9.第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序代码，程序代码可被处理器调用执行上述方法。
10.综上所述，本技术至少具有如下技术效果：1.本技术提供的其中一种主动射流控制系统的闭环控制方法，通过环量激励器射流通道的压力需求，也就是目标环量激励器压比，来获取阀位理论值，并得到该阀位理论值下的实际环量激励器压比，以实际环量激励器压比作为反馈信号对阀位理论值进行微调，从而实现对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制。并且，实际环量激励器压比可以通过环量压比检测装置（例如，压力传感器）检测得到，因此，本技术的方法还具有响应快、频率高、易于实现等优点，且本技术的方法使用的装置体积小、重量轻，可以较为容易地在飞行器上实现。
11.2.本技术提供的其中一种主动射流控制系统的闭环控制方法，在通过目标环量激励器压比获取阀位理论值的过程中，考虑了气源压比和气源温度的影响，从而较为准确地对从气源进入环量激励器的气体量进行闭环控制。
12.3.本技术提供的其中一种主动射流控制系统的闭环控制方法，通过大量数据获取初始环量激励器压比与阀位和气源压比之间的第一对应关系，以及通过大量数据获取修正环量激励器压比与阀位和气源温度之间的第二对应关系，再获取综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的综合对应关系，从而建立气源压比和气源温度对综合环量激励器压比与阀位之间的关系的影响，且计算过程较为简单。这种方式控制响应快、可靠性高、便于在不同控制系统之间进行移植。
13.因此，本技术提供的方案可以有效解决现有技术存在的在飞行器上难以实现对从气源进入环量激励器的气体量进行闭环控制的问题。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于
本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1示出了本技术实施例1提供的一种主动射流控制系统的闭环控制方法的流程示意图；图2示出了本技术实施例1提供的初始环量激励器压比与阀位的5条关系曲线的示意图；图3示出了本技术实施例2提供的一种主动射流控制系统的闭环控制单元的框图；图4示出了本技术实施例3提供的一种主动射流控制系统的框图；图5示出了本技术实施例4提供的一种计算机可读存储介质的结构框图。
具体实施方式
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
17.主动射流控制技术是一种主动流动控制技术，通过将高能量射流注入运动流场中，改变运动物体外界绕流的流动状态，从而改变运动物体的受力状态或运动状态。在主动射流控制技术中，现有技术在飞行器上难以实现对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制。
18.因此，为了解决上述缺陷，本技术实施例提供了一种主动射流控制系统的闭环控制方法，在目标环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度的对应关系下，根据目标环量激励器压比得到阀位理论值，再调整阀门至阀位理论值，获取阀门的实际环量激励器压比；将实际环量激励器压比与目标环量激励器压比进行对比，若实际环量激励器压比在预设误差外，则对阀位理论值进行微调，并调整阀门至微调后的阀位值。如此，考虑气源压比和气源温度对环量激励器压比的影响，从而获取阀位理论值，并得到该阀位理论值下的实际环量激励器压比，以实际环量激励器压比作为反馈信号对阀位理论值进行微调，从而较为容易地在飞行器上实现对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制。
19.下面对本技术所涉及到的主动射流控制系统的闭环控制方法进行介绍。应说明的是：本技术方法步骤的标号并非为了限制其顺序，而是为了区分不同的步骤。
20.实施例1请参照图1，图1为本技术实施例1提供的一种主动射流控制系统的闭环控制方法的流程示意图。
21.本实施例中，该方法可以包括以下步骤：步骤s110：将目标环量激励器压比作为综合环量激励器压比，并根据目标环量激励器压比、气源压比检测值、气源温度检测值和综合对应关系，获取阀位理论值，其中，综合对应关系为综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的对应关系。
22.在本技术实施例中，目标环量激励器压比可以由飞控计算机根据环量激励器射流通道的压力需求而设定，环量激励器射流通道的压力需求根据飞行器姿态和飞行速度的需求得到。
23.本技术实施例提供的主动射流控制系统的闭环控制方法，在通过目标环量激励器压比获取阀位理论值的过程中，考虑了气源压比和气源温度的影响，从而较为准确地对从气源进入环量激励器的气体量进行闭环控制。
24.在示例性实施例中，步骤s110还可以包括子步骤s111至子步骤s113，以获得综合对应关系。
25.子步骤s111：在预设气源温度下，获取初始环量激励器压比与所述阀位和所述气源压比之间的第一对应关系。
26.在示例性实施例中，将气源压比的可用区间划分为等差的n个值：，其中，，。并且，将气源温度的可用区间划分为等差的m个值：，其中，，。
27.作为一种可选实施方式，，和/或。
28.作为一种可选实施方式，根据环境压力获取气源压比的可用区间，并根据所述环境压力确定区间划分的n个值中相邻两个值之间的差值。
29.在本技术实施例中，环境压力可以是大气压，大气压可以由飞机上的压力传感器测得。
30.在本技术实施例中，n可以取环境压力的0.4倍。
31.作为一种可选实施方式，根据环境温度确定区间划分的m个值中相邻两个值之间的差值。
32.在本技术实施例中，环境温度可以是大气温度，大气温度可以由飞机上的温度传感器测得。
33.在本技术实施例中，m可以取环境温度的0.2倍。
34.在示例性实施例中，在预设气源温度下，获取气源压比分别取值为时的n条初始环量激励器压比与阀位k的关系曲线，将这n条与k的关系曲线进行拟合，获得与k和之间的第一对应关系，其中，预设气源温度为中的任意值，f1为第一对应关系涉及的函数。
35.子步骤s112：在预设气源压比下，获取修正环量激励器压比与所述阀位和所述气源温度之间的第二对应关系。
36.在示例性实施例中，在预设气源压比下，获取气源温度分别取值为时的m条修正环量激励器压比与阀位k的关系曲线，将这m条与k的关系曲线进行拟合，获得与k和之间的第二对应关系，其中，预设气源压比为中的任意值，f2为第二对应关系涉及的函数。
37.子步骤s113：根据所述第一对应关系和所述第二对应关系，获取所述综合环量激
励器压比与所述阀位、所述气源压比和所述气源温度之间的综合对应关系。
38.在示例性实施例中，根据和，获取综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的综合对应关系，f3为第三对应关系涉及的函数。
39.作为一种可选实施方式，上述子步骤s111至子步骤s113的具体实施方式可以是：首先，通过如下方式获得第一对应关系：在预设气源温度下，将气源压比取值为，并获得此时的与k的关系曲线，将气源压比取值为，并获得此时的与k的关系曲线，如此重复，一直到将气源压比取值为，并获得此时的与k的关系曲线。这样，就获得了在预设气源温度为时，与k的关系曲线至，如图2所示，图2为初始环量激励器压比与阀位的5条关系曲线的示意图，示例性地，图2中，n=5。
40.将这n条曲线进行拟合，获得预设气源温度下的第一对应关系。
41.其中，预设气源温度可以是中的任意值，例如，若m为奇数，则预设气源温度为中的中位数。
42.其次，通过如下方式获得第二对应关系：在预设气源压比下，将气源温度取值为，并获得此时的与k的关系曲线，将气源温度取值为，并获得此时的与k的关系曲线，如此重复，一直到将气源温度取值为，并获得此时的与k的关系曲线。这样，就获得了在预设气源压比为时，与k的关系曲线至。
43.将这m条曲线进行拟合，获得预设气源压比下的第二对应关系。
44.其中，预设气源压比可以是中的任意值，例如，若n为奇数，则预设气源温度为中的中位数。
45.由此，获得了两个公式：和。
46.最后，将这2个公式相加，得到得到综合对应关系。
47.作为另一种可选实施方式，上述子步骤s111至子步骤s113的具体实施方式还可以是：首先，通过如下方式获得第一对应关系，第一对应关系包括m个预设气源温度下的第一对应子关系（以下公式中的f均表示函数）：在预设气源温度为时，将气源压比取值为，并获得此时的与k的关系
曲线，将气源压比取值为，并获得此时的与k的关系曲线，如此重复，一直到将气源压比取值为，并获得此时的与k的关系曲线。这样，就获得了在预设气源温度为时，与k的关系曲线至，如图2所示，图2为初始环量激励器压比与阀位的5条关系曲线的示意图，示例性地，图2中，n=5。
48.将这n条曲线进行拟合，获得预设气源温度为下的第一对应子关系。
49.在预设气源温度为时，采用同样的方式获得预设气源温度为下的第一对应子关系。
50.重复上述步骤，直到获得预设气源温度为下的第一对应子关系。
51.其次，通过如下方式获得第二对应关系，第二对应关系包括n个预设气源压比下的第二对应子关系：具体地，在预设气源压比为时，将气源温度取值为，并获得此时的与k的关系曲线，将气源温度取值为，并获得此时的与k的关系曲线，如此重复，一直到将气源温度取值为，并获得此时的与k的关系曲线。这样，就获得了在预设气源压比为时，与k的关系曲线至。
52.将这m条曲线进行拟合，获得预设气源压比为下的第二对应子关系下的第二对应子关系。
53.在预设气源压比为时，采用同样的方式获得预设气源压比为下的第二对应子关系。
54.重复上述步骤，直到获得预设气源压比为下的第二对应子关系。
55.最后，通过如下方式获得综合对应关系，在预设气源温度为且预设气源压比为时，，在预设气源温度为且预设气源压比为时，，，在预设气源温度为且预设气源压比为时，；在预设气源温度为且预设气源压比为时，，，在预设气源温度为且预设气源压比为时，；；在预设气源温度为且预设气源压比为时，；，
在预设气源温度为且预设气源压比为时，。
56.将上述个公式进行拟合，得到综合对应关系。
57.本技术实施例提供的主动射流控制系统的闭环控制方法，通过通过大量数据获取初始环量激励器压比与阀位和气源压比之间的第一对应关系，以及通过大量数据获取修正环量激励器压比与阀位和气源温度之间的第二对应关系，再获取综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的综合对应关系，从而建立气源压比和气源温度对综合环量激励器压比与阀位之间的关系的影响，且计算过程较为简单。以及，这种方式控制响应快、可靠性高、便于在不同控制系统之间进行移植。
58.步骤s120：根据阀位理论值，调整阀门至阀位理论值，并获取阀门在阀位理论值时的实际环量激励器压比。
59.在本技术实施例中，根据目标环量激励器压比计算得到阀位理论值后，在实际操作时将阀门的阀位调整至阀位理论值，从而获取此时的实际环量激励器压比，将实际环量激励器压比作为反馈信号与目标环量激励器压比进行比较，并判断实际环量激励器压比与目标环量激励器压比是否在预设误差内。
60.步骤s130：若实际环量激励器压比与目标环量激励器压比在预设误差外，则对阀位理论值进行微调，并调整阀门至微调后的阀位值。
61.在本技术实施例中，预设误差为根据实际需求设置的误差。
62.在本技术实施例中，阀门设置在气源与环量激励器的管路上，阀门通过其阀位控制从气源进入环量激励器的气体量。
63.在本技术实施例中，若实际环量激励器压比与目标环量激励器压比在预设误差内，则实际环量激励器压比可以满足环量激励器射流通道的压力需求，即可以控制对飞行器的处于目标姿态和目标速度。若实际环量激励器压比与目标环量激励器压比在预设误差外，则实际环量激励器压比不能满足环量激励器射流通道的压力需求。
64.在示例性实施例中，步骤s130还包括子步骤s131。
65.子步骤s131：若实际环量激励器压比与目标环量激励器压比在预设误差内，则将阀门保持在阀位理论值。
66.在本技术实施例中，将实际环量激励器压比作为反馈信号，若其符合误差要求，即实际环量激励器压比与目标环量激励器压比在预设误差内，则将阀门保持在当前的阀位理论值，控制从气源进入环量激励器的气体量保持在目标量。若其不符合要求，即实际环量激励器压比与目标环量激励器压比在预设误差外，则对阀位理论值进行微调，将阀门调整至微调后的阀位值，调整从气源进入环量激励器的气体量，以使其保持在目标量。
67.本技术实施例提供的主动射流控制系统的闭环控制方法，通过环量激励器射流通道的压力需求，也就是目标环量激励器压比，来获取阀位理论值，并得到该阀位理论值下的实际环量激励器压比，以实际环量激励器压比作为反馈信号对阀位理论值进行微调，从而实现对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制。并且，实际环量激励器压比可以通过环量压比检测装置（例如，压力传感器）检测得到，因此，本技术的方法还具有响应快、频率高、易于实现等优点，且本技术的方法使用的装置体积小、重量轻，可以较为容易地在飞行器上实现。
68.实施例2请参照图3，图3为本技术实施例2提供的一种主动射流控制系统的闭环控制单元的框图。该主动射流控制系统的闭环控制单元包括：阀位理论值获取单元，实际环量激励器压比获取单元，微调单元。
69.阀位理论值获取单元用于将目标环量激励器压比作为综合环量激励器压比，并根据目标环量激励器压比、气源压比检测值、气源温度检测值和综合对应关系，获取阀位理论值，其中，综合对应关系为综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的对应关系。
70.实际环量激励器压比获取单元用于根据阀位理论值，调整阀门至阀位理论值，并获取阀门在阀位理论值时的实际环量激励器压比。
71.微调单元用于若实际环量激励器压比与目标环量激励器压比在预设误差外，则对阀位理论值进行微调，并调整阀门至微调后的阀位值。
72.在示例性实施例中，阀位理论值获取单元还包括：第一对应关系获取子单元，第二对应关系获取子单元，综合对应关系获取子单元。
73.第一对应关系获取子单元用于在预设气源温度下，获取初始环量激励器压比与阀位和气源压比之间的第一对应关系。
74.第二对应关系获取子单元用于在预设气源压比下，获取修正环量激励器压比与阀位和气源温度之间的第二对应关系。
75.综合对应关系获取子单元用于根据第一对应关系和第二对应关系，获取综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的综合对应关系。
76.作为一种可选实施方式，阀位理论值获取单元还包括：气源压比处理子单元，气源温度处理子单元。
77.气源压比处理子单元用于将气源压比的可用区间划分为等差的n个值：，其中，，。
78.气源温度处理子单元用于将气源温度的可用区间划分为等差的m个值：，其中，。
79.第一对应关系获取子单元还用于在预设气源温度下，获取气源压比分别取值为时的n条初始环量激励器压比与阀位k的关系曲线，将n条与k的关系曲线进行拟合，获得与k和之间的第一对应关系，其中，预设气源温度为中的任意值。
80.第二对应关系获取子单元还用于在预设气源压比下，获取气源温度分别取值为时的m条修正环量激励器压比与所述阀位k的关系曲线，将m条与k的关系曲线进行拟合，获得与k和之间的第二对应关系，
其中，预设气源压比为中的任意值。
81.综合对应关系获取子单元还用于根据和，获取综合环量激励器压比与阀位、气源压比和气源温度之间的综合对应关系。
82.本技术实施例提供的主动射流控制系统的闭环控制单元，可以用于执行上述方法实施例，从而较为容易地在飞行器上实现对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制。
83.实施例3请参照图4，图4为本技术实施例3提供的一种主动射流控制系统的框图。该主动射流控制系统包括：气源，管路，阀门，环量激励器，气源压力检测装置，气源温度检测装置，环量压比检测装置，控制器。
84.气源与管路连接，管路与环量激励器连接，且管路上设置有阀门。
85.在本技术实施例中，管路用于从气源向环量激励器中输送气体，阀门用于通过其阀位控制进入环量激励器的气体量。
86.在本技术实施例中，气源可以是发动机，也可以是单独为环量激励器设置的独立气源，本技术对此不做限制。
87.气源与气源压力检测装置和气源温度检测装置分别连接。
88.在本技术实施例中，气源压力检测装置可以是数字压力计，具体地，可以是压力传感器。气源温度检测装置可以是温度计，具体地，可以是温度传感器。
89.在本技术实施例中，气源压力检测装置可以用于得到上述方法实施例中的气源压比检测值，气源温度检测装置可以用于得到上述方法实施例中的气源温度检测值。
90.环量激励器与环量压比检测装置连接。
91.在本技术实施例中，环量压比检测装置可以是数字压力计，具体地，可以是压力传感器。环量压比检测装置可以用于得到上述方法实施例中的实际环量激励器压比。
92.控制器与阀门、气源压力检测装置、气源温度检测装置、环量压比检测装置分别连接。
93.控制器可以用于获取气源压力检测装置得到的气源压比检测值，还可以用于获取气源温度检测装置得到的气源温度检测值，还可以用于获取环量压比检测装置得到的实际环量激励器压比，还可以用于调整阀门至阀位理论值或微调后的阀位值。
94.在本技术实施例的描述中，“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况来理解上述术语在本技术中的具体含义。
95.本技术实施例提供的主动射流控制系统，可以用于执行上述方法实施例，从而较为容易地在飞行器上实现对从气源进入环量激励器的气体量的闭环控制。
96.实施例4请参考图5，图5为本技术实施例4提供的一种计算机可读存储介质的结构框图。该计算机可读存储介质中存储有程序代码，程序代码可被处理器调用执行上述方法实施例中所描述的方法。
97.计算机可读存储介质可以是诸如闪存、eeprom（电可擦除可编程只读存储器）、
eprom（可擦除可编程只读存储器）、硬盘或者rom之类的电子存储器。可选地，计算机可读存储介质包括非易失性计算机可读存储介质（non-transitory computer-readable storage medium）。计算机可读存储介质具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读取或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。
98.最后应说明的是：在不冲突的情况下，以上实施例及实施例中的特征可以相互组合。以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。