一种基于双涡喷的垂直起降型无人机及其控制分配方法组成比例

技术编号:40548234 阅读:19 留言:0更新日期:2024-03-05 19:06
一种基于双涡喷的垂直起降型无人机及其控制分配方法,属于无人机飞行控制技术领域。所述垂直起降型无人机配备两台涡喷发动机,通过在每台涡喷发动机上设置双环转台使每台涡喷发动机拥有两个自由度,两台涡喷发动机构成的矢量推力系统的控制输入有两台发动机的油门和四个舵机的偏转角,通过对六组控制输入施加约束,提出一种控制分配策略,使执行器能够控制无人机的四个自由度;构建基于双涡喷的垂直起降无人机数学模型;设计PID控制器,根据无人机期望的姿态和位置与当前的姿态和位置的偏差,求解出虚拟控制量;根据控制分配策略和求解出的虚拟控制量解算出执行器的实际控制指令,同时考虑涡喷发动机的动态响应,实现无人机向期望轨迹的跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于双涡喷的垂直起降型无人机与对应构型下的控制分配技术,属于无人机飞行控制。


技术介绍

1、推力系统作为无人机的核心部件决定了无人机的控制方式及其性能。目前,大部分小型无人机采用多旋翼的结构形式,使用直流无刷电机作为执行器。但其载荷能力与续航时间都很有限。因此,能够提供较大推重比以及长续航时间的涡喷发动机受到科研人员的青睐,近年来广泛应用于无人机项目中。

2、一般无人机控制系统需要制定合理的控制分配策略,以将控制器输出的控制力与力矩转换为实际执行器的控制量。由于涡喷发动机的反扭矩很小,这类无人机的推力系统与多旋翼有很大不同,姿态控制依赖于矢量推力。这类矢量推力控制分配求解过程常常涉及到非线性方程组的求解,并且有时候并不能得到解析解,而数值解求解过程耗时较久,不能保证控制分配的实时性。

3、同时,涡喷发动机这一类执行器的一大缺点是动态响应速度较慢,也会对控制分配过程产生影响,实现轨迹跟踪有相当的挑战性。


技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是:设计一种双涡喷无人本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分配方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分配方法,其特征在于,所述每台涡喷发动机上设置的双环转台分为内环和外环,外环带动内环旋转,内环带动涡喷发动机旋转,涡喷发动机坐标系设置为Otixtiytizti(i=1,2),涡喷发动机可以绕Otixti轴或Otiyti轴旋转形成两个自由度;

3.根据权利要求2所述的一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分配方法,其特征在于,所述控制分配策略如下:

4.根据权利要求3所述的一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分...

【技术特征摘要】

1.一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分配方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分配方法,其特征在于,所述每台涡喷发动机上设置的双环转台分为内环和外环,外环带动内环旋转,内环带动涡喷发动机旋转,涡喷发动机坐标系设置为otixtiytizti(i=1,2),涡喷发动机可以绕otixti轴或otiyti轴旋转形成两个自由度;

3.根据权利要求2所述的一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分配方法,其特征在于,所述控制分配策略如下:

4.根据权利要求3所述的一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分配方法,其特征在于,所述步骤s2构建数学模型具体如下:

5.根据权利要求4所述的一种基于双涡喷的垂直起降型无人机的控制分配方法,其特征在于,由步骤s3中所述pid控制器求解的虚拟控制量转化为无人机在无人机机体坐标系下期望的控制力指令tzd与无人机在无人机机体坐标系下期望的控制力矩指令τvd。

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【专利技术属性】
技术研发人员:闫林李鹏何家兴张钊
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学
类型:发明
国别省市:

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