(19)中华 人民共和国 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 202111499268.0 (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 航天科工火箭 技术有限公司 地址 430000 湖北省武汉市新洲区阳逻经 济开发区红岗村阳逻开发区管委会五 楼504室 (72)发明人 李耀方　岳小飞　王志军　黄晓平　 唐梦莹　周一凡　刘李雷　杨凯铜　 杨跃　韩明晶　李钧　赵宁　 彭彦召　李文伟　彭焱　刘欣　 (74)专利代理 机构 武汉智汇为专利代理事务所 (普通合伙) 42235 代理人 李恭渝 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种弹性滤波器设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种弹性滤波器 设计方法， 包括 步骤： 计算箭体传递函数Gjt、 弹性振动 传递函数 Gtx、 执行机构的传递函数Gzx、 以及设计的校正 网络传递函数Gjz； 计算控制系统在固定弹性频 率点omga0下的幅值裕度； 固定弹性频率点o mga0 下的要求的设计幅值裕度； 确定需要设计的滤波 深度； 计算此滤波器在控制系统下的滤波宽度； 设计此弹性滤波器为连续域滤波器； 计算控制回 路中弹性频率点omga0处的幅值裕度； 在箭体上 下拉偏工况下， 计算判断频率点的幅值裕度是否 满足设计要求。 本发明的设计方法通过实际应 用， 在滤波器设计过程中， 知道具体某个频率点 的滤波深度和滤波宽度的情况下， 最多通过一次 或者两次就可以设计出来。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114398755 A 2022.04.26 CN 114398755 A 1.一种弹性滤波器设计方法， 应用于运载火箭姿态控制系统中， 稳定和抑制箭体的弹 性振动， 所述运载火箭是轴对称形状， 俯仰通道和偏航通道的姿态控制方式和弹性滤波器 设计方式相同， 其特 征在于包括如下步骤 步骤一： 挑选需要设计的飞行时间点T和所述飞行时间点T下箭体的弹性振动频率 omga0(rad/s)， 根据确定的所述飞行时间点T和所述飞行时间点T对应的总体参数数据， 计 算箭体传递函数Gjt、 弹性振动传递函数Gtx、 执行机构的传递函数Gzx、 以及设计的校正网 络传递函数Gjz； 步骤二： 计算系统的开环传递函数： Gkh＝(Gjt+Gtx) ×Gzx×Gjz； 通过开环传递函数， 计算控制系统在固定弹性频率 点omga0下的幅值裕度， 记为G mMargin0(dB)； 步骤三： 根据弹性频率拉偏范围， 上下限分别记为omga1(rad/s)和omga2(rad/s)， 固定 弹性频率 点omga0下的要求的设计幅值裕度为G mMargin1(dB)； 步骤四： 确定需要设计的滤波深度为， Rs＝|G mMargin1‑GmMargin0|； 步骤五： 设定控制系统的控制步长为Tfk， 根据弹性频率上下拉偏范围， 计算此滤波器 在控制系统下的滤波宽度omg aP， omgaP＝[omg a0/2 π、 omga1/2 π ]×Tfk×2 步骤六： 通过步骤四和步骤五得到的滤波深度和宽度， 设计此弹性滤波器为连续域滤 波器Glb2(s)； 步骤七： 将连续域中的滤波器传递函数Glb2带入系统的开环控制函数Gkh_All＝(Gjt + Gtx)×Gzx×Gjz×Glb2,计算控制回路中弹性频率 点omga0处的幅值裕度； 步骤八： 利用步骤七设计好的连续域滤波器Glb2(s)， 分别在箭体上下拉偏工况下， 计 算判断频率点的幅值裕度是否满足设计要求； 若存在上下拉偏工况下不满足系统幅值裕度 要求的情况时， 回到步骤四和步骤五， 适当调整 滤波深度和宽度， 进 行后续的操作设计和判 断。 2.根据权利要求1所述的弹性滤波器设计方法， 其特征在于， 所述步骤六中首先设计的 弹性滤波器为二阶的切比雪夫带阻滤波器， 通过设置带阻滤波器的滤波宽度和滤波深度， 设计出该离散域滤波器Glb1(z)的分子和分母的系数， 所述滤波器的离散域滤波器传递函 数为： 其中A1、 A2、 A3、 A4、 A5和B1、 B2、 B3、 B4、 B5分别为离散域滤波器传递函数Glb1(z)分子、 分母的系数， Z表示离 散的采样点； *号 为乘号； 将离散域滤波器Glb1(z)转换为连续 域滤波器Glb2(s)， Z表示连续的采样点。 3.根据权利要求1所述的弹性滤波器设计方法， 其特征在于， 所述步骤六中通过双线性 变化将离 散域转换为连续 域滤波器Glb2(s)， 所述双线性变化的方法具体为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114398755 A 2将离散域滤波器传递函数Glb1(z)中的Z用 替换进行计算， 转换成连续域下 的传递函数Glb2(s)； 其中T为采样时间， 大小与系统的控制步长Tfk相同； *号 为乘号。 4.根据权利要求1所述的弹性滤波器设计方法， 其特征在于， 所述步骤八中适当调 整滤 波深度和宽度的原则和方法是： 对于运载火箭而言， 控制系统在额定工况状态下的幅值裕度大于等于6dB,上下拉偏工 况下幅值裕度大于等于3dB； 当设计出来的滤波器在弹性频率点处的幅值裕度小于指标要 求时， 增大 滤波深度和宽度即可完成目标要求。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114398755 A 3