本发明专利技术提供一种无人机地面滑跑刹车防滑控制系统及方法，包括：S1根据无人机滑跑时的状态信息及气动力和力矩平衡关系，获取防止主轮抱死的最大允许刹车量；S2预设无人机滑跑机头航向偏差信息的阈值，判断无人机是否失稳；S3根据S2的判断结果，给出刹车修正值。失稳状态下，刹车修正值<0；非失稳情况下，刹车修正值＝0；S4给出刹车给定值并将刹车给定值发送给刹车阀系统，实施刹车。S5重复S1～S4，实现快速稳定刹车。本发明专利技术可获得无人机滑跑刹车时的防止主轮抱死的最大允许刹车给定量，实时监测无人机滑跑刹车机头航向是否失稳并根据是否失稳实时修正刹车给定量，避免无人机滑跑刹车时因刹车量不合适而出现航向失稳事故。因刹车量不合适而出现航向失稳事故。因刹车量不合适而出现航向失稳事故。
【技术实现步骤摘要】
无人机地面滑跑刹车防滑控制系统及方法
[0001]本专利技术涉及无人机控制
，尤其涉及一种无人机地面滑跑刹车防滑控制系统及方法。
技术介绍
[0002]轮式无人机的地面滑跑阶段是无人机飞行首先要面临的阶段。然而，地面滑跑刹车过程中无人机拖胎、甩尾、航向发散、侧翻、冲出跑道等失稳事故频出。失稳事故的原因是无人机地面滑跑刹车时侧向滑移率较大并进入不稳定区域，使得主轮附着系数变小，出现抱死趋势，侧偏控制稳定性大大降低，进而导致侧偏控制出现发散并引发事故。因此，地面滑跑如何进行刹车防滑控制成为了解决以上问题的关键。
[0003]针对该问题，有研究者从控制结构上入手，通过在控制结构中引入飞机机头方向偏差、侧滑角等信息来提高无人机滑跑纠偏的抗干扰能力，进而提高无人机的纠偏防滑能力。但是，这只能有限地提高滑跑纠偏性能，无法真正解决无人机因刹车抱死而导致的航向失稳的问题。有研究者从刹车控制系统入手，提出基于滑移率的防滑控制算法和防滑系统。该防滑系统是刹车控制系统的一部分，需要采集机轮线速度等信息来获得机轮的滑移率，但在结构上和硬件上实现起来较为复杂，不适用于配有简易液压刹车系统且无法采集机轮线速度的无人机。因此，在完善了纠偏控制的基础上，如何实现配有简易液压刹车系统的无人机的防滑刹车控制是需要解决的问题。
[0004]因此，有必要研究一种无人机地面滑跑刹车防滑控制系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种无人机地面滑跑刹车防滑控制系统及方法，解决了在无人机不具备实现滑移率防滑控制的情况下获得无人机的最大允许的刹车给定量的问题，同时还解决了在无人机出现航向发散等失稳趋势时，监测到无人机失稳以及修正刹车给定量的问题。
[0006]一方面，本专利技术提供一种无人机地面滑跑刹车防滑控制方法，所述刹车防滑控制方法包括：
[0007]S1：根据无人机滑跑时的状态信息及气动力和力矩平衡关系，获取防止主轮抱死的最大允许刹车量Brake1；
[0008]S2：预设无人机滑跑机头航向偏差信息的阈值，判断无人机是否失稳；
[0009]S3：根据S2的判断结果，给出刹车修正值Brake2，Brake2≤0；
[0010]失稳状态下，Brake2<0；非失稳情况下，Brake2＝0；
[0011]S4：给出刹车给定值Brake，Brake＝Brake1+Brake2，Brake≥0；并将刹车给定值Brake发送给刹车阀系统，实施刹车；
[0012]S5：重复S1～S4，实现无人机快速稳定刹车。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1具体包括：
[0014]S11：获取无人机滑跑时的升降舵偏角信息、姿态信息和速度信息；
[0015]S12：获取无人机的气动数据、质量信息、三轮站位信息、前轮滚动摩擦系数、主轮滚动摩擦系数、主轮滑动摩擦系数和“刹车开度
‑
刹车力”对应关系表；
[0016]S13：通过S11和S12获取的信息，进行力和力矩平衡计算，获得主轮对跑道的正压力以及主轮滑动摩擦力；
[0017]S14：根据重心变化、气动计算误差和安全因素获取修正系数(0.5～1.0)，将主轮滑动摩擦力乘以修正系数，获得滑跑阶段最大允许的刹车力；
[0018]S15：根据“刹车开度
‑
刹车力”对应关系表和S14中滑跑阶段最大允许的刹车力，获取最大允许刹车量。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述实时刹车量Brake1取值范围是[0％，100％]，不失一般性，0％对应刹车量为0；100％对应为满刹。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述无人机的气动数据包括但不限于升力系数和俯仰力矩系数。
[0021]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述无人机的三轮站位信息包括主轮到重心的水平和垂直距离和前轮到重心的水平和垂直距离。
[0022]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述“刹车开度
‑
刹车力”对应关系表及最大允许刹车力，通过插值的方法确定刹车开度，即最大允许刹车量。
[0023]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2具体包括：
[0024]S21：预设无人机滑跑时的机头航向角的偏差信息的统计学意义上的阈值；
[0025]S22：在无人机地面滑跑刹车过程中周期性地采集无人机滑跑时的机头航向角的偏差信息；
[0026]S23：对S22中采集的无人机滑跑时的机头航向角的偏差信息进行统计学分析，获得无人机滑跑时的机头航向角的偏差信息极差值和绝对最大值；
[0027]S24：判断无人机滑跑时机头航向角的偏差信息的极差值和绝对最大值是否超过阈值，如果均未超过阈值，则判断无人机航向为未失稳状态；否则，则判断无人机航向为失稳状态。
[0028]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述无人机滑跑时的机头航向偏差信息具体为无人机的机头航向与跑道航向角的偏差信息。
[0029]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3具体包括：
[0030]S31：预设刹车修正值的步进量dBrake，dBrake>0，刹车修正值Brake2＝
‑1ⅹ
n
ⅹ
dBrake，n＝0,1,2
…
[0031]S32：根据S2的的判断结果，如果无人机航向失稳，则n在当前值的基础上加1；如果无人机航向未失稳，则n＝0。
[0032]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种无人机地面滑跑刹车防
滑控制系统，所述刹车防滑控制系统包括：
[0033]最大允许刹车量获取模块，根据无人机滑跑时的状态信息及气动力和力矩平衡关系，获取防止主轮抱死的最大允许刹车量；
[0034]失稳状态判断模块，预设无人机滑跑时的机头航向的偏差信息的统计学意义上的阈值，通过周期性采集无人机的机头航向偏差信息，并与阈值比较，判断无人机是否失稳；
[0035]实时修正模块，根据失稳判断结果，给出刹车修正值，通过最大允许刹车量与刹车修正值相加的方法，获得刹车给定值，以刹车给定值对无人机进行实时刹车，实现快速稳定刹车。
[0036]与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：
[0037]1)本专利技术便于工程实现且适用性较强，虽然是针对一种采用前三点式起落架、前轮转向和方向舵联合纠偏控制、主轮配有简易液压刹车系统的无人机进行设计，但同样适用于其他无人机的刹车控制；
[0038]2)实时性和快速性增强。借助于飞控计算机较强的运算能力，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机地面滑跑刹车防滑控制方法，其特征在于，所述刹车防滑控制方法包括：S1：根据无人机滑跑时的状态信息及气动力和力矩平衡关系，获取防止主轮抱死的最大允许刹车量Brake1；S2：预设无人机滑跑机头航向偏差信息的阈值，判断无人机是否失稳；S3：根据S2的判断结果，给出刹车修正值Brake2，Brake2≤0；失稳状态下，Brake2<0；非失稳情况下，Brake2＝0；S4：给出刹车给定值Brake，Brake＝Brake1+Brake2，Brake≥0；并将刹车给定值Brake发送给刹车阀系统，实施刹车；S5：重复S1～S4，实现无人机快速稳定刹车。2.根据权利要求1所述的刹车防滑控制方法，其特征在于，所述S1具体包括：S11：获取无人机滑跑时的升降舵偏角信息、姿态信息和速度信息；S12：获取无人机的气动数据、质量信息、三轮站位信息、前轮滚动摩擦系数、主轮滚动摩擦系数、主轮滑动摩擦系数和“刹车开度
‑
刹车力”对应关系表；S13：通过S11和S12获取的信息，进行力和力矩平衡计算，获得主轮对跑道的正压力以及主轮滑动摩擦力；S14：根据重心变化、气动计算误差和安全因素获取修正系数，将主轮滑动摩擦力乘以修正系数，获得滑跑阶段最大允许的刹车力；S15：根据“刹车开度
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刹车力”对应关系表和S14中滑跑阶段最大允许的刹车力，获取最大允许刹车量。3.根据权利要求1所述的刹车防滑控制方法，其特征在于，所述实时刹车量Brake1取值范围是[0％，100％]，不失一般性，0％对应刹车量为0；100％对应为满刹。4.根据权利要求2所述的刹车防滑控制方法，其特征在于，所述无人机的气动数据包括但不限于升力系数和俯仰力矩系数。5.根据权利要求2所述的刹车防滑控制方法，其特征在于，所述无人机的三轮站位信息包括主轮到重心的水平和垂直距离和前轮到重心的水平和垂直距离。6.根据权利要求2所述的刹车防滑控制方法，其特征在于，所述“刹车开度
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘宪飞，王竞博，王立鹏，付国强，刘三才，汤龙成，
申请(专利权)人：航天时代飞鸿技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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