一种基于H无穷控制的倾转旋翼无人机着舰方法技术

本发明专利技术公开了一种基于H无穷控制的倾转旋翼无人机着舰方法，包括：步骤1、对于倾转旋翼无人机所具有的多个执行机构，在控制过程中采用不同的执行机构实现各控制回路的解耦；步骤2、控制过程中以机体在地理系下的三维位置X

【技术实现步骤摘要】
一种基于H无穷控制的倾转旋翼无人机着舰方法


[0001]本专利技术涉及无人机着舰领域，特别是涉及一种基于H无穷（∞）控制的倾转旋翼无人机着舰方法。

技术介绍

[0002]倾转旋翼无人机是一种具有独特性能的飞行器，它同时结合了旋翼飞行器和固定翼飞行器的特点。在旋翼模式下，倾转旋翼无人机具有可垂直起降（VTOL），空中悬停和低高度巡航等特点。而除此之外，相比于传统旋翼无人机，旋转旋翼无人机还具有高载荷和长时间高速巡航的能力。与传统飞行器不同的技术特点，使得倾转旋翼无人机收到了航空界重点的关注。其被广泛的应用于军事侦察，无人航空摄影，农业领域和搜救方面，具有广阔的应用前景。
[0003]由于所具有的可垂直起降的特点，其常被海军作为航母舰载机使用。由于海面上的风场情况复杂多变，同时其在舰船附近会产生舰域流场，对于舰载机的着舰过程造成了极大的干扰。与陆基着陆的飞机相比，舰载机的着陆范围较小，着舰过程中的位置误差尤其是侧向位置误差极易造成舰载机的坠毁。因此，需对于着舰过程中倾转旋翼无人机受到的外部干扰进行建模，并针对干扰模型设计无人机的控制方案，充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于H无穷控制的倾转旋翼无人机着舰方法，该倾转旋翼无人机采用翼身融合的整体布局结构，三套旋翼共同提供飞行动力，采用多执行机构控制倾转旋翼无人机着舰，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对于倾转旋翼无人机所具有的多个执行机构，在控制过程中采用不同的执行机构实现各控制回路的解耦，所述控制回路具体设计如下：a. 横滚角/侧向速度位置控制回路，由主旋翼拉力差动进行控制；b. 俯仰角控制回路，由尾旋翼拉力进行控制；c. 航向角控制回路，由主旋翼舵机差动倾转进行控制；d. 前向速度位置控制回路，由主旋翼舵机同步倾转进行控制；e.高度控制回路，由三个旋翼拉力共同控制；步骤2、控制过程中以机体在地理系下的三维位置X
n
,Y
n
,Z
n
、地理系下三维速度V
nx
,V
ny
,V
nz
、滚转角φ, 俯仰角θ，偏航角ψ以及相应姿态角速度p,q,r作为控制指令，其中以下标n表示地理系，由各控制回路分别计算出所需要的控制量，包括主电机拉力变化量
∆
T
rl
，主倾转角变化量
∆
A
rl
，尾电机拉力变化量
∆
T
b
，主倾转角A
rl
，将各控制量分别分配给各电机和舵机，实现对机体姿态稳定和轨迹跟踪的控制效果；步骤3、根据上述设计的控制回路，为倾转旋翼无人机设计了四个H∞状态反馈控制器，分别为：姿态控制器，前向速度位置控制器，侧向速度位置控制器和高度控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于H无穷控制的倾转旋翼无人机着舰方法，其特征在于：其中两台主电机位于机翼末端，通过倾转机构与机翼进行连接，实现电机和旋翼的前后倾转，倾转角度可达100度；无人机尾部装有一台涵道风扇电机，在给无人机提供升力的同时，产生俯仰力矩保持无人机的姿态平稳；该倾转旋翼无人机在着舰过程中采用旋翼模式进行降落，无人机副翼此时不起到控制作用，在降落过程中，横滚、俯仰、航向姿态保持稳定；侧向速度位置通过调整横滚角保持稳定，前向和垂向速度位置由指令控制，跟踪预设着陆轨迹。3.根据权利要求1所述的一种基于H无穷控制的倾转旋翼无人机着舰方法，其特征在于：所述步骤3、为倾转旋翼无人机设计了四个H∞状态反馈控制器，其中姿态控制器设计如下：(x
r
,y
r
,z
r
),(x
l
,y
l
,z
l
),(x
b
,y
b
,z
b
)分别为右、左主电机及尾部电机的位置矢量；DM
x
，DM
y
，DM
z
外界干扰力矩在机体坐标系下的分量，T
r0
，T
l0
，T
b0
分别为悬停状态下三台电机拉力，T
r
，T
l
，T
b
分别为实际三台电机拉力...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学运，全志远，李一凡，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
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