一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法技术方案

本发明专利技术涉及航空器飞行控制技术领域，公开了一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法，包括以下步骤：步骤S1.获取无人机控制系统的开环相角裕度；步骤S2.基于带宽与时延之间的关系，计算无人机控制系统的滞后相位；步骤S3.将无人机控制系统的滞后相位和开环相角裕度进行比较，判断无人机控制系统对时延是否具有容忍能力；步骤S4.基于相角裕度和无人机控制系统带宽的关系，计算可容忍的最大时延值；步骤S5.根据可容忍的最大时延值获取整个飞行控制系统中可容忍的最大时延。本发明专利技术用于评估无人机控制系统对时延容忍能力，进而提高无人机的安全性。无人机的安全性。无人机的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法


[0001]本专利技术涉及航空器飞行控制
，具体地说，是一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法，用于评估无人机控制系统对时延容忍能力，进而提高无人机的安全性。

技术介绍

[0002]目前，随着无人机技术的发展，无人机的控制系统得到了越来越多的关注。为了提高无人机的安全性和可靠性，无人机控制系统需要对时延具有一定的容忍能力。在设计无人机控制器时往往会忽视如传感器，作动器等带来的时延。对于无人机而言，如果时延超过无人机可容忍范围，原本稳定的无人机控制系统会变得不稳定。因此需要提出一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法，能够评估无人机控制系统对时延容忍能力，进而提高无人机的安全性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法，实现评估无人机控制系统对时延的容忍能力的功能，具有提高无人机的安全性的效果。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法，包括以下步骤：步骤S1.获取无人机控制系统的开环相角裕度；步骤S2.基于带宽与时延之间的关系，计算无人机控制系统的滞后相位；步骤S3.将无人机控制系统的滞后相位和开环相角裕度进行比较，判断无人机控制系统对时延是否具有容忍能力；步骤S4.基于相角裕度和无人机控制系统带宽的关系，计算可容忍的最大时延值；步骤S5.根据可容忍的最大时延值获取整个飞行控制系统中可容忍的最大时延。
[0005]为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤S1包括：步骤S1.1.获取无人机控制系统的开环相角裕度Pm；步骤S1.2.根据无人机控制系统的截止频率w
c
、前向通道的传递函数G（jw
c
）、反馈通道的传递函数H（jw
c
）和开环相角裕度Pm获取无人及控制系统的开环相角裕度再减小Pm后的的临界稳定表达式，并表示为：∠G（jw
c
）∠H（jw
c
）
‑
Pm=
‑
180
°
。
[0006]为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤S2包括：计算无人机控制系统的滞后相位φ的表达式为φ=ωt，其中，ω为无人机控制系统的带宽，单位为rad/s，t为时延，单位为s。
[0007]为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤S3包括：将无人机控制系统的滞后相位φ和开环相角裕度Pm进行比较；当φ＜Pm时，判断无人机控制系统对当前滞后相位φ下的时延具备容忍能力；当φ=Pm时，判断无人机控制系统处于临界稳定状态；
当φ＞Pm时，判断无人机控制系统对当前滞后相位φ下的时延不具备容忍能力。
[0008]为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤S4包括：根据开环相角裕度和带宽计算出无人机控制系统可容忍的最大时延t
max
的值，并表示为：，其中，t
max
的单位为毫秒，并调整时延t，使t＜t
max
。
[0009]为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤S5包括：根据无人机控制系统中每一环通道的被控量和各环的带宽获取每一环可容忍的最大时延；取每一环可容忍的最大时延值中的最小值为整个飞行控制系统可容忍的最大时延。
[0010]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本专利技术方法简单，易实施，具有很强的工程实用性；（2）本专利技术利用带宽，时延以及相角裕度之间的关系，实现了对时延容忍力的评估，提高了无人机控制系统的安全性和可靠性；（3）本专利技术的不仅能够评估时延的合理性，还能够给出时延可取的范围。
附图说明
[0011]本专利技术结合下面附图和实施例做进一步说明，本专利技术所有构思创新应视为所公开内容和本专利技术保护范围。
[0012]图1为本专利技术提供的一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法的流程图。
具体实施方式
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0015]实施例1：本实施例的一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法，如图1所示，本实施例公开了：步骤S1.获取无人机控制系统的开环相角裕度；步骤S2.基于带宽与时延之间的关系，计算无人机控制系统的滞后相位；步骤S3.将无人机控制系统的滞后相位和开环相角裕度进行比较，判断无人机控制系统对时延是否具有容忍能力；
步骤S4.基于相角裕度和无人机控制系统带宽的关系，计算可容忍的最大时延值；步骤S5.根据可容忍的最大时延值获取整个飞行控制系统中可容忍的最大时延。
[0016]在本实施例中提供了评估无人机控制系统对时延的容忍能力方法，不仅简单易实施，还具有很强的工程实用能力。利用带宽，时延以及相角裕度之间的关系，实现了对时延容忍力的评估，提高了无人机控制系统的安全性和可靠性实施例2：本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，本实施例公开了：步骤S1.1.获取无人机控制系统的开环相角裕度Pm；步骤S1.2.根据无人机控制系统的截止频率w
c
、前向通道的传递函数G（jw
c
）、反馈通道的传递函数H（jw
c
）和开环相角裕度Pm获取无人及控制系统的开环相角裕度再减小Pm后的的临界稳定表达式，并表示为：∠G（jw
c
）∠H（jw
c
）
‑
Pm=
‑
180
°
。
[0017]在本实施例中，G（jw
c
）和H（jw
c
）均为开环传递函数，分别是控制回路的传递函数，G(jwc)为前向通道的传递函数，H(jwc)为反馈通道的传递函数，是本领域内控制理论里公知常识。本实施例中获取无人机控制系统的开环相角裕度是通过系统的幅值计算截止频率，继而根据截止频率计算得到开环相角裕度。在系统截止频率w
c
处，幅值满足系统性稳定条件时，开环相角裕度再减小Pm后，系统将到达临界稳定条件。
[0018]本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
[0019]实施例3：本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，本实施例公开了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1.获取无人机控制系统的开环相角裕度； 步骤S2.基于带宽与时延之间的关系，计算无人机控制系统的滞后相位； 步骤S3.将无人机控制系统的滞后相位和开环相角裕度进行比较，判断无人机控制系统对时延是否具有容忍能力； 步骤S4.基于相角裕度和无人机控制系统带宽的关系，计算可容忍的最大时延值；步骤S5.根据可容忍的最大时延值获取整个飞行控制系统中可容忍的最大时延。2.根据权利要求1所述的一种评估无人机控制系统对时延容忍能力的方法，其特征在于，所述步骤S1包括： 步骤S1.1.获取无人机控制系统的开环相角裕度Pm； 步骤S1.2.根据无人机控制系统的截止频率w
c
、前向通道的传递函数G（jw
c
）、反馈通道的传递函数H（jw
c
）和开环相角裕度Pm获取无人及控制系统的开环相角裕度再减小Pm后的的临界稳定表达式，并表示为：∠G（jw
c
）∠H（jw
c
）
‑
Pm=
‑
180
°
。3.根据权利要求1所述的一种评估无人机控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东宏，普应金，张瞿辉，崔庆梁，蒋燕，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：