一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制方法及系统，涉及直升机姿态控制技术领域，以解决无副翼单主桨加尾旋翼构型的微小型直升机姿态稳定控制问题。本发明专利技术的技术要点包括：获取直升机的实时姿态角信息和期望姿态角，所述实时姿态角信息包括直升机姿态角和姿态角速度；对直升机姿态角进行处理，获取直升机姿态角速度指令；根据姿态角速度指令和姿态角速度计算姿态角速度偏差，并将姿态角速度偏差输入PID控制器中，获取直升机三轴控制力矩；将直升机三轴控制力矩转化分配为主旋翼斜盘舵机和尾旋翼舵机的控制信号，实现姿态控制。本发明专利技术可实现无副翼单主桨加尾旋翼微小型直升机的灵巧姿态控制。旋翼微小型直升机的灵巧姿态控制。旋翼微小型直升机的灵巧姿态控制。

【技术实现步骤摘要】
一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及直升机姿态控制
，具体涉及一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制方法及系统。

技术介绍

[0002]直升机飞行控制已有很多研究工作，目前已经发展出了基于比例
‑
积分
‑
微分控制、线性二次型调节器控制、线性二次型高斯控制、H∞鲁棒控制、显模型跟踪控制、增益调度控制、反馈线性化、滑模控制、反步法和模型预测控制等众多控制方法，以解决直升机在通道耦合、模型强非线性和不确定性等方面的问题。其中，比例
‑
积分
‑
微分控制、线性二次型调节器控制、显模型跟踪控制、增益调度控制在直升机飞行控制的实际工程中应用广泛。基于比例
‑
积分
‑
微分(Proportional
‑
Integral
‑
Derivative，PID)的直升机控制利用偏差及其积分和微分计算控制信号，不需要直升机的精确模型，具有物理意义清晰和结构简单的优点，是目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制方法，所述微小型直升机的结构包括一个单螺旋桨主旋翼和一个旋翼面与机身纵平面平行的尾旋翼，其特征在于，所述姿态控制方法包括以下步骤：步骤一、获取直升机的实时姿态角信息和期望姿态角；所述实时姿态角信息包括直升机姿态角和姿态角速度；步骤二、对所述直升机姿态角进行处理，获取直升机姿态角速度指令；步骤三、根据所述姿态角速度指令和所述姿态角速度计算姿态角速度偏差，并将所述姿态角速度偏差输入PID控制器中，获取直升机三轴控制力矩；步骤四、将直升机三轴控制力矩转化分配为主旋翼斜盘舵机和尾旋翼舵机的控制信号，实现姿态控制。2.根据权利要求1所述的一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制方法，其特征在于，步骤二的具体步骤包括：步骤二一、根据直升机姿态角和期望姿态角计算姿态角偏差；步骤二二、将姿态角偏差取值转换到[
‑
p,p]之间；步骤二三、将[
‑
p,p]之间的姿态角偏差进行限幅，限幅公式为：p,p]之间的姿态角偏差进行限幅，限幅公式为：p,p]之间的姿态角偏差进行限幅，限幅公式为：式中，ψ
lim
，θ
lim
和φ
lim
分别表示偏航角、俯仰角和滚转角绝对值的上限；Δψ、Δθ、Δφ分别表示转换到[
‑
p,p]之间的姿态角偏差；步骤二四、将限幅后的姿态角偏差转换为姿态角速度指令，转换公式为：p
d
＝k
φ
φ
e
q
d
＝k
θ
θ
e
r
d
＝k
ψ
ψ
e
式中，p
d
、q
d
、r
d
分别表示表示滚转角速度指令、俯仰角速度指令、偏航角速度指令，k
φ
、k
θ
和k
ψ
分别表示滚转角比例系数、俯仰角比例系数和偏航角比例系数。3.根据权利要求1所述的一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制方法，其特征在于，步骤四中主旋翼斜盘舵机的控制信号计算如下：式中，表示第i个主旋翼斜盘舵机的控制信号；K表示控制力矩到脉冲宽度调制信号输出的比例系数；α
i
表示总距控制指令；γ
i
表示第i个舵机在斜盘上的安装相位角；
表示第i个舵机的配平控制指令；T
roll
,T
pitch
分别表示体轴坐标系下绕x、y轴的控制力矩。4.根据权利要求3所述的一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制方法，其特征在于，步骤四中尾旋翼舵机的控制信号计算如下：δ
tail
＝KT
yaw
式中，δ
tail
表示尾旋翼舵机的控制信号；T
yaw
表示体轴坐标系下绕z轴的控制力矩。5.一种无副翼单主桨加尾旋翼的微小型直升机姿态控制系统，所述微小型直升机...

【专利技术属性】
技术研发人员：白成超，郭继峰，郑红星，颜鹏，刘天航，陈宇燊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：