一种无人直升机悬停回转抗风控制律制造技术

本发明专利技术提供一种无人直升机悬停回转抗风控制律，属于飞行控制技术。该方法可提高无人直升机在悬停回转时的位置控制精度。通常的控制方法靠纵、横向反馈控制对位置误差进行修正，在大风速和快速回转的条件下，位置误差较大，难以满足高精度控制要求。本发明专利技术通过分析直升机的受力和操控特性，提出对纵、横向控制量主动进行动态分配的控制律，在回转过程中实时改变控制量来抵消风矢量的影响，提高抗风能力。同时，采用PID控制适应风速、风向的变化。该控制律已应用于无人直升机的试飞试验中，达到了较高的位置精度要求。

Hovering wind resistant control law of unmanned helicopter

The invention provides a hovering wind resistant control law of an unmanned helicopter, which belongs to flight control technology. The method can improve the position control accuracy of unmanned helicopter in hover. The usual control method depends on the longitudinal and transverse feedback control to correct the position error. Under the condition of large wind speed and fast rotation, the position error is large, and it is difficult to meet the requirements of high-precision control. Through the analysis of the force and handling characteristics of the helicopter, the active control law is proposed for dynamic allocation of longitudinal and lateral control the amount of influence in the process of rotation can change the control quantity to counteract wind vector, improve the wind resistance ability. At the same time, PID control is used to adapt to the change of wind speed and wind direction. The test flight control law has been applied to the unmanned helicopter, meets the requirements of position accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种无人直升机悬停回转抗风控制律
本专利技术属于飞行控制技术，涉及对无人直升机悬停回转机动时抗风控制性能的改进。
技术介绍
悬停回转机动是指直升机在悬停状态下，航向做360°回转。要求无人直升机在回转角速率尽可能大的情况下，保持悬停位置、高度不变。悬停回转机动的性能，是评价无人直升机机动能力和控制性能的重要指标。通常对无人直升机位置的控制方法是通过PID反馈控制方法对位置误差进行修正。在快速回转且风速较大时，仅靠反馈控制难以保持较高的位置控制精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提出一种无人直升机悬停回转控制律，在快速回转且有较大风干扰的条件下，能够保持较高的位置控制精度。本专利技术的技术方案是：一种无人直升机悬停回转抗风控制律，包括：无人直升机获取悬停时抵消风干扰所需的初始纵向控制矢量Cp和初始横向控制矢量Cl；当无人直升机做航向回转时，定义初始航向为ψ0，回转过程中航向变为ψ时，实时计算当前航向与初始航向的夹角Δψ＝ψ0-ψ，生成当前纵向控制矢量C′p和当前横向控制矢量Cl′为：C′p＝Cp·cos(Δψ)+Clsin(Δψ)Cl′＝Cl·cos(Δψ)-Cpsin(Δψ)用当前纵向控制矢量C′p和当前横向控制矢量Cl′修正此时无人直升机的控制矢量。本专利技术的优点是：本专利技术提出的控制律能够主动、实时改变控制矢量抵消风矢量的影响，解决了反馈控制滞后、精度差的问题，显著提高悬停回转机动的位置控制精度。附图说明图1是无人直升机悬停状态的受力分析示意图。图2是按照本专利技术的控制律，无人直升机在回转的不同状态改变控制量的示意图1。图3是按照本专利技术的控制律，无人直升机在回转的不同状态改变控制量的示意图2。图4是按照本专利技术的控制律，无人直升机在回转的不同状态改变控制量的示意图3。图5是采用本专利技术的控制律，无人直升机悬停回转科目的试飞数据曲线示意图。具体实施方式下面对本专利技术做进一步详细说明。对悬停时无人直升机的受力情况进行分析，如图2、3、4所示。在风干扰存在的情况下，无人直升机通过纵、横向控制使合成的控制矢量抵消风矢量的影响，以此保持悬停状态。在此状态下，记录纵、横向控制量的大小分别记为Cp和Cl，以此估计风矢量的大小和方向。当无人直升机做航向回转时，根据估计的风干扰的大小、方向以及无人直升机的航向，实时计算所需要的纵、横向控制量的大小，使控制矢量实时抵消风矢量的影响。如图5所示，在回转过程中的多个偏航角状态下，实时改变控制量如图5中的大小，保证控制矢量方向不变。定义初始航向为ψ0。回转过程中航向变为ψ时，实时计算Δψ＝ψ0-ψ。则按照本专利技术提出的控制策略，新的当前纵向控制矢量C′p和当前横向控制矢量Cl′为：C′p＝Cp·cos(Δψ)+Clsin(Δψ)Cl′＝Cl·cos(Δψ)-Cpsin(Δψ)即可以保证新的控制量的矢量能够抵消初始悬停状态的风矢量。为了应对风速、风向的变化，在悬停回转过程中仍保持PID控制量。该控制律已应用于无人直升机的试飞试验中，试飞数据曲线如图4所示，位置控制误差小于2m，达到了较高的位置精度要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人直升机悬停回转抗风控制律，其特征在于，包括：无人直升机获取悬停时抵消风干扰所需的初始纵向控制矢量C

【技术特征摘要】
1.一种无人直升机悬停回转抗风控制律，其特征在于，包括：无人直升机获取悬停时抵消风干扰所需的初始纵向控制矢量Cp和初始横向控制矢量Cl；当无人直升机做航向回转时，定义初始航向为ψ0，回转过程中航向变为ψ时，实时计算当前航向与初始航向的夹角Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬，王琳，赵建伟，禹科，宋少龙，
申请(专利权)人：中国航空工业第六一八研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61