本申请属于飞机控制技术领域，特别涉及一种有人机自动编队控制方法及装置。该方法包括基于僚机相对于长机的前向距离偏差计算获取僚机的目标油门杆指令，基于所述目标油门杆指令控制僚机前向运动；基于僚机相对于长机的侧向距离偏差计算获取僚机的副翼偏转指令，基于所述副翼偏转指令控制僚机侧向运动。本申请所设计的控制算法能有效控制僚机跟随长机机动，以达到期望的相对位置和飞行状态，进而实现有人机之间的自动编队控制，具有较强的工程可实现性。现性。现性。
【技术实现步骤摘要】
一种有人机自动编队控制方法及装置
[0001]本申请属于飞机控制
，特别涉及一种有人机自动编队控制方法及装置。
技术介绍
[0002]在编队飞行过程中，飞机飞行速度高、距离近，极易发生碰撞，飞行员精力需高度集中，操纵负担重，长时间编队飞行非常消耗精力，为了减轻飞行员的操纵负担，使飞行员专注于完成飞行任务，有人机自动编队控制技术应运而生。有人机自动编队飞行的基本要求是能够自动保持各飞机之间所期望的相对位置，包括前向相对位置以及侧向相对位置，为了保证飞行安全，进一步要求：a)要精确控制僚机跟随长机机动；b)要精确控制长机与僚机之间的相对位置；c)所设计的控制算法要有良好的抗扰动性能。因此需要设计相应的控制算法，以实现精度高、抗扰动性好的有人机自动编队控制。
技术实现思路
[0003]为了解决上述技术问题至少之一，本申请设计了一种有人机自动编队控制方法及装置，以有效控制僚机跟随长机机动，实现有人机之间的精确自动编队控制。
[0004]本申请第一方面提供了一种有人机自动编队控制方法，主要包括：
[0005]基于僚机相对于长机的前向距离偏差计算获取僚机的目标油门杆指令，基于所述目标油门杆指令控制僚机前向运动；
[0006]基于僚机相对于长机的侧向距离偏差计算获取僚机的副翼偏转指令，基于所述副翼偏转指令控制僚机侧向运动。
[0007]优选的是，计算获取僚机的目标油门杆指令包括：
[0008]步骤S11、确定长机与僚机的真空速偏差；
[0009]步骤S12、对所述前向距离偏差进行限幅增益，并叠加所述真空速偏差，获得僚机的前向油门杆控制中间变量；
[0010]步骤S13、对所述前向油门杆控制中间变量进行比例微分积分计算获得僚机的目标油门杆位置指令；
[0011]步骤S14、将所述目标油门杆位置指令与现时僚机油门杆位置做差，经比例环节后，获得所述目标油门杆指令。
[0012]优选的是，计算获取僚机的副翼偏转指令包括：
[0013]步骤S21、确定长机与僚机的航迹角偏差；
[0014]步骤S22、对所述侧向距离偏差进行限幅增益，并叠加所述航迹角偏差，获得僚机的侧向滚转控制中间变量；
[0015]步骤S23、对所述侧向滚转控制中间变量进行调参增益后，叠加长机现时滚转角，获得僚机的目标滚转角指令；
[0016]步骤S24、将所述目标滚转角指令与僚机现时滚转角作差，并将差值进行比例积分，再减去僚机现时偏航角速率的增益值，获得所述副翼偏转指令。
[0017]优选的是，步骤S22中，对所述侧向距离偏差进行限幅增益的第一增益值基于僚机现时地速给出；步骤S23中，对所述侧向滚转控制中间变量进行调参增益的第二增益值基于僚机现时地速给出；步骤S24中，将差值进行比例积分的比例参数与积分参数均基于僚机现时马赫数给出；步骤S24中，僚机现时偏航角速率的增益值基于僚机现时表速给出。
[0018]优选的是，计算获取僚机的目标油门杆指令，以及计算获取僚机的副翼偏转指令之前，进一步包括：
[0019]步骤S01、基于长机与僚机之间的前向相对距离目标值、侧向相对距离目标值、长机在地面坐标系下的现时位置，以及长机现时航迹角计算期望的僚机位置；
[0020]步骤S02、基于所述期望的僚机位置、僚机在地面坐标系下的现时位置，以及长机现时航迹角计算所述前向距离偏差与所述侧向距离偏差。
[0021]本申请第二方面提供了一种有人机自动编队控制装置，主要包括：
[0022]目标油门杆指令解算模块，用于基于僚机相对于长机的前向距离偏差计算获取僚机的目标油门杆指令，基于所述目标油门杆指令控制僚机前向运动；
[0023]副翼偏转指令解算模块，用于基于僚机相对于长机的侧向距离偏差计算获取僚机的副翼偏转指令，基于所述副翼偏转指令控制僚机侧向运动。
[0024]优选的是，所述目标油门杆指令解算模块包括：
[0025]真空速偏差计算单元，用于确定长机与僚机的真空速偏差；
[0026]前向油门杆控制中间变量计算单元，用于对所述前向距离偏差进行限幅增益，并叠加所述真空速偏差，获得僚机的前向油门杆控制中间变量；
[0027]目标油门杆位置指令计算单元，用于对所述前向油门杆控制中间变量进行比例微分积分计算获得僚机的目标油门杆位置指令；
[0028]油门杆移动速率计算单元，用于将所述目标油门杆位置指令与现时僚机油门杆位置做差，经比例环节后，获得所述目标油门杆指令。
[0029]优选的是，所述副翼偏转指令解算模块包括：
[0030]航迹角偏差计算单元，用于确定长机与僚机的航迹角偏差；
[0031]侧向滚转控制中间变量计算单元，用于对所述侧向距离偏差进行限幅增益，并叠加所述航迹角偏差，获得僚机的侧向滚转控制中间变量；
[0032]目标滚转角指令计算单元，用于对所述侧向滚转控制中间变量进行调参增益后，叠加长机现时滚转角，获得僚机的目标滚转角指令；
[0033]副翼偏转指令计算单元，用于将所述目标滚转角指令与僚机现时滚转角作差，并将差值进行比例积分，再减去僚机现时偏航角速率的增益值，获得所述副翼偏转指令。
[0034]优选的是，在所述侧向滚转控制中间变量计算单元中，对所述侧向距离偏差进行限幅增益的第一增益值基于僚机现时地速给出；在所述目标滚转角指令计算单元中，对所述侧向滚转控制中间变量进行调参增益的第二增益值基于僚机现时地速给出；在所述副翼偏转指令计算单元中，将差值进行比例积分的比例参数与积分参数均基于僚机现时马赫数给出；在所述副翼偏转指令计算单元中，僚机现时偏航角速率的增益值基于僚机现时表速给出。
[0035]优选的是，所述有人机自动编队控制装置包括：
[0036]僚机期望位置计算模块，用于基于长机与僚机之间的前向相对距离目标值、侧向
相对距离目标值、长机在地面坐标系下的现时位置，以及长机现时航迹角计算期望的僚机位置；
[0037]偏差计算模块，用于基于所述期望的僚机位置、僚机在地面坐标系下的现时位置，以及长机现时航迹角计算所述前向距离偏差与所述侧向距离偏差。
[0038]本申请在长机—僚机编队模式下，计算长、僚机之间前向距离偏差和侧向距离偏差，再分别以前向距离偏差和侧向距离偏差为主控信号，设计相应的控制算法，计算得到僚机前向控制指令
‑
油门杆移动速率指令和僚机侧向控制指令
‑
副翼偏转指令，实现有人机的自动编队控制。本申请的算法结构简单，能精确控制僚机跟随长机机动，抗扰动特性良好，具有较强的工程可实现性。
附图说明
[0039]图1是本申请有人机自动编队控制方法的一优选实施方式的僚机目标油门杆指令计算流程图。
[0040]图2是本申请有人机自动编队控制方法的一优选实施方式的僚机目标油门杆指令计算流程图。
具体实施方式
[0041]为使本申请实施的目的、技术方案和优本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种有人机自动编队控制方法，其特征在于，包括：基于僚机相对于长机的前向距离偏差计算获取僚机的目标油门杆指令，基于所述目标油门杆指令控制僚机前向运动；基于僚机相对于长机的侧向距离偏差计算获取僚机的副翼偏转指令，基于所述副翼偏转指令控制僚机侧向运动。2.如权利要求1所述的有人机自动编队控制方法，其特征在于，计算获取僚机的目标油门杆指令包括：步骤S11、确定长机与僚机的真空速偏差；步骤S12、对所述前向距离偏差进行限幅增益，并叠加所述真空速偏差，获得僚机的前向油门杆控制中间变量；步骤S13、对所述前向油门杆控制中间变量进行比例微分积分计算获得僚机的目标油门杆位置指令；步骤S14、将所述目标油门杆位置指令与现时僚机油门杆位置做差，经比例环节后，获得所述目标油门杆指令。3.如权利要求1所述的有人机自动编队控制方法，其特征在于，计算获取僚机的副翼偏转指令包括：步骤S21、确定长机与僚机的航迹角偏差；步骤S22、对所述侧向距离偏差进行限幅增益，并叠加所述航迹角偏差，获得僚机的侧向滚转控制中间变量；步骤S23、对所述侧向滚转控制中间变量进行调参增益后，叠加长机现时滚转角，获得僚机的目标滚转角指令；步骤S24、将所述目标滚转角指令与僚机现时滚转角作差，并将差值进行比例积分，再减去僚机现时偏航角速率的增益值，获得所述副翼偏转指令。4.如权利要求3所述的有人机自动编队控制方法，其特征在于，步骤S22中，对所述侧向距离偏差进行限幅增益的第一增益值基于僚机现时地速给出；步骤S23中，对所述侧向滚转控制中间变量进行调参增益的第二增益值基于僚机现时地速给出；步骤S24中，将差值进行比例积分的比例参数与积分参数均基于僚机现时马赫数给出；步骤S24中，僚机现时偏航角速率的增益值基于僚机现时表速给出。5.如权利要求1所述的有人机自动编队控制方法，其特征在于，计算获取僚机的目标油门杆指令，以及计算获取僚机的副翼偏转指令之前，进一步包括：步骤S01、基于长机与僚机之间的前向相对距离目标值、侧向相对距离目标值、长机在地面坐标系下的现时位置，以及长机现时航迹角计算期望的僚机位置；步骤S02、基于所述期望的僚机位置、僚机在地面坐标系下的现时位置，以及长机现时航迹角计算所述前向距离偏差与所述侧向距离偏差。6.一种有人机自动编队控制装置，其特征在于，包括：目标油门杆指令解算模块，用于基于僚机相对于长机的前向距离偏差计算获取僚机的目标油门...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔小丹，张伟，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。