一种复合翼无人机起降阶段航向控制方法技术

本发明专利技术公开了一种复合翼无人机起降阶段航向控制方法，所述航向控制方法由通用航向角控制方法和起飞降落各个阶段相应的航向角控制策略组成。本发明专利技术能使飞机有效保持起飞前选择的逆风状态，同时能有效抵抗突风对航向角的干扰，并且确保飞机按预设的安全路径完成旋翼到固定翼模式的转换，保证飞行安全；降落过渡飞行、旋翼移动和降落悬停阶段，航向自由跟风，可以确保旋翼有更多的控制能力用于俯仰和滚转姿态控制，保证飞行安全；并实现垂直下降末段，飞机降落接地时刻，航向角速率接近0，有效保护了起落架折损。

【技术实现步骤摘要】
一种复合翼无人机起降阶段航向控制方法
本专利技术涉及一种控制方法，特别涉及一种复合翼无人机起降阶段航向控制方法，属于复合翼无人机

技术介绍
目前复合翼无人机已成为热点，在测绘、巡线、侦察、货物运输等领域有大量应用。复合翼无人机典型的飞行模式为旋翼模式起飞、固定翼巡飞、旋翼模式降落。复合翼无人机兼有固定翼和多旋翼的特点。相比多旋翼无人机，复合翼无人机的机翼和尾翼在不同的风向下，航向气动力区别很大。典型的风向如图1所示，逆风区，航向力矩线性度好且是静稳定的，气动干扰最小；侧风区，航向力矩很大，有明显的非线性，气动干扰影响较大；顺风区，航向力矩较大，有明显的非线性且是静不稳定，气动干扰最大。复合翼无人机旋翼模式下，俯仰通道和滚转通道的控制能力较强，而且响应较快，而航向控制能力较弱(大约相当于前者的1/6)。结合复合翼无人机旋翼模式的航向气动以及旋翼控制能力的固有特性，为了确保复合翼无人机飞行安全，提高抗风风力等级，在起降阶段，应尽量保证无人机处于逆风状态，避免顺风状态。这是因为在逆风状态下，无人机气动力的航向力矩很小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合翼无人机起降阶段航向控制方法，其特征在于，所述航向控制方法由通用航向角控制方法和起飞降落各个阶段相应的航向角控制策略组成；/n通用航向角控制方法：通用航向角控制方法是根据期望的航向角ψ

【技术特征摘要】
1.一种复合翼无人机起降阶段航向控制方法，其特征在于，所述航向控制方法由通用航向角控制方法和起飞降落各个阶段相应的航向角控制策略组成；
通用航向角控制方法：通用航向角控制方法是根据期望的航向角ψg以及当前偏航角ψ和偏航角速率ωy计算期望的偏航角速率ωyg；再根据期望的偏航角速率ωyg和当前角速率ωy和当前的角加速度εy计算航向通道旋翼电机油门信号dthy，进而控制无人机的航向偏转；
起飞降落各个阶段相应的航向角控制策略：是根据飞机的使用需求，分别确定起飞降落每个阶段期望的航向角ψg指令或者偏航角速率ωyg指令、航向角内环的积分环节限幅dyawi_max，既保证飞机按期望的飞行路径飞行，又确保飞行安全。


2.根据权利要求1所述的一种复合翼无人机起降阶段航向控制方法，其特征在于，所述通用航向角控制方法的实现步骤如下：
步骤一：航向角外环(航向角到航向角速率)采用PD控制，根据航向角控制策略得到的期望航向角ψg以及当前偏航角ψ和偏航角速率ωy计算期望的偏航角速率ωygz，如公式(1)，其中kp1为比例系数，kd1微分控制系数；
ωygz＝kp1(ψg-ψ)-kd1×wy(1)
步骤二：并根据飞机性能要求，设定偏航角速率限幅值ωymax，并对步骤一计算的ωygz限幅，得到航向角速率期望值ωyg，如公式(2)；



步骤三：航向角内环(航向角速率到航向通道旋翼电机油门)采用PID控制，再根据期望的偏航角速率ωyg和当前角速率ωy和当前的角加速度εy计算航向通道旋翼电机油门信号dthy；根据飞机的使用要求，需要对航向角内环的积分环节进行限幅，设定的幅值为dyawi_max，限幅公式(3)，其中ki2积分控制系数；



步骤四：在步骤三的基础上，计算航向控制信号值dyawz，如公式(4)，其中kp2为比例系数，kd2微分控制系数；
dyawz＝kp2(wyg-wy)-kd2×εy+dyawi(4)
步骤五：根据飞机的使用要求，需要对航向角内环的总控制信号进行限幅，设定的幅值为dyaw_max，限...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁斌，吴海杰，林玉祥，刘艳军，罗竑，
申请(专利权)人：南京航空航天大学苏州研究院，宇领星际航空苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32