一种考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法及系统，根据长机的飞行状态，构建长机自动驾驶仪模型；构建在长机和僚机的气动耦合关系的影响下的僚机自动驾驶仪模型；对长机自动驾驶仪模型和僚机自动驾驶仪模型进行处理，获取长机和僚机间的相对运动学模型；对相对运动学模型进行处理，获取长机和僚机之间的相对位置关系模型；根据解耦相对运动学方程的结果，将相对运动学模型划分为不同通道；根据所划分的不同通道之间的间隔指令，构建密集编队的控制器模型；结合长机自动驾驶仪模型、僚机自动驾驶仪模型、相对运动学模型、相对位置关系模型和控制器模型，构建密集编队的控制模型。本发明专利技术能够有效的提高编队飞行的稳定性和动态特性。稳定性和动态特性。稳定性和动态特性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法及系统


[0001]本专利技术属于航空飞行器控制领域，涉及一种考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法及系统。

技术介绍

[0002]无人机飞行具有较强的非线性、强耦合特性等特点，并且飞行环境复杂，操控响应存在延迟等因素。无人机编队控制飞行不仅面临无人机本身控制所面临的难题，同时还要克服编队间耦合、相对位置保持、队形变换、防碰撞等问题。
[0003]充分利用无人机编队间的空气动力学关系，应用良好的控制方法，保持编队飞行控制系统的稳定性和良好的动态特性是设计的关键。
[0004]在考虑无人机松散编队飞行时，编队间的气动耦合效应可以忽略不计。然而，随着各国航空体系日渐完善、任务环境越来越复杂，松散编队飞行已经很难满足任务需求。因此，无人机紧密编队成为研究的热点。在进行紧密编队研究时，需要考虑长机尾流对僚机的耦合影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法及系统，能够有效的提高飞行控制系统的稳定性和良好的动态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法，其特征在于，包括：根据长机的飞行状态，构建长机自动驾驶仪模型；构建在长机和僚机的气动耦合关系的影响下的僚机自动驾驶仪模型；对长机自动驾驶仪模型和僚机自动驾驶仪模型进行处理，获取长机和僚机间的相对运动学模型；对相对运动学模型进行处理，获取长机和僚机之间的相对位置关系模型；根据解耦相对运动学方程的结果，将相对运动学模型划分为不同通道；根据所划分的不同通道之间的间隔指令，构建密集编队的控制器模型；结合长机自动驾驶仪模型、僚机自动驾驶仪模型、相对运动学模型、相对位置关系模型和控制器模型，构建密集编队的控制模型。2.根据权利要求1所述的考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法，其特征在于，所述长机的飞行状态包括速度、航向和高度。3.根据权利要求1所述的考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法，其特征在于，所述构建长机自动驾驶仪模型具体为：其中，v、ψ、h分别表示飞机的速度、航向和高度；下标c表示编队控制指令，τ
v
为速度时间常数，τ
ψ
为航向时间常数，τ
h
为高度时间常数。4.根据权利要求1所述的考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法，其特征在于，所述长机和僚机的气动耦合关系为长机对僚机的上洗流引起的上洗力；上洗力引起僚机迎角的变化，导致升力、阻力向量的旋转和大小改变；根据耦合因素产生的根源，对涡流影响简化计算，其影响表示为僚机升力L、阻力D、侧力Y的改变；其中，为动压；S为机翼面积，C为升力系数。5.根据权利要求1所述的考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法，其特征在于，所述僚机自动驾驶仪模型为：
其中，x、y、z是编队间隔相对额定间隔的误差量。6.根据权利要求1所述的考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法，其特征在于，所述长机和僚机间的相对运动学模型为：其中，ξ为中间变量，表示为矩阵形式：其中，ξ为中间变量，表示为矩阵形式：U=[v
wc ψ
wc h
wc V
L ψ
L h
Lc
]。
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(7)7.根据权利要求1所述的考虑气动耦合的无人机密集编队建模方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贞报，林前辉，赵闻，党庆庆，张超，赵鹏，刘昕，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：