【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行控制，具体涉及一种无人机单发失效控制方法、系统、设备以及介质。
技术介绍
1、双发无人机是一种配备有两个发动机的无人驾驶飞行器，这种无人机具有较大的载重能力，在各种复杂地形和恶劣环境下都能快速、准确地将物资送达目的地，适用于各种物流运输任务，其较长的航程也能够执行远距离任务。具有大载重能力、长航程、适应性强等优点。而双发无人机可能会由于发动机自身故障、燃油系统故障、电气系统故障、外部因素（如雷击、鸟击、恶劣天气）以及人为操作等原因导致仅单侧发动机出现故障。单发失效问题是双发无人机存在的安全隐患，当双发无人机出现单发失效问题时，两个发动机产生的推力不再平衡，严重影响飞行稳定性和安全性。
2、现有的无人机单发失效控制技术大多仅针对在空中发生单侧发动机失效的情况，缺少对任务剖面的全流程分析。且在空中直接采用方向舵补偿的方法为开环控制，无法完全抵消空中单发失效带来的不对称推力影响，从而影响飞机横航向稳定性，造成一定程度上的经济损失。
3、因此，需要提供一种无人机单发失效控制方法、系统、设备以及介质以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种无人机单发失效控制方法、系统、设备以及介质，以解决现有的在空中直接采用方向舵补偿的方法为开环控制，无法完全抵消空中单发失效带来的不对称推力影响，从而影响飞行安全的问题，保证飞机横航向稳定，顺利完成回收。
2、本专利技术的一种无人机单发失效控制方法采用如下技术方案，包括：
3、无人
4、其中，无人机起飞阶段的单发失效控制包括：中断起飞，并关闭另一侧发动机，使用刹车，采用方向舵和前轮对无人机进行纠偏控制；
5、无人机空中巡航阶段的单发失效控制包括：通过横航向自动补偿控制器与飞行控制系统共同对单侧发动机带来的附加偏航力矩进行补偿，使飞机达到平衡状态，并将无人机航向调整到设计的应急航线，完成回收；
6、无人机着陆阶段的单发失效控制包括：在着陆前利用横航向自动补偿控制器保持飞机平衡，触地后立即另侧关闭另一侧发动机，并采用方向舵和前轮纠偏控制跟踪地面航线。
7、优选地，在滑跑起飞阶段、着陆阶段采用方向舵和前轮纠偏控制跟踪地面航线时，均以地速方向航向角控制回路作为内回路，以地面航迹跟踪控制回路作为外回路，以实际的地速方向航向角反馈量作为被控量，以预定的地面航向解算出来的第一目标航向角作为目标量，获取方向舵与前轮对应的纠偏控制量。
8、优选地，方向舵的纠偏控制量的表达式为：
9、
10、式中，为方向舵的纠偏控制量；为实际的地速方向航向角反馈量；为地速方向航向角速率；为方向舵地速方向航向角控制的比例系数；为方向舵地速方向航向角控制的微分系数；为方向舵地面航迹跟踪控制的比例系数；为方向舵地面航迹跟踪控制的积分系数；为第一目标航向角；为预定的地面航向；为地面侧向距离目标值；为当前地面侧向距离反馈值；为方向舵纠偏控制的惯性环节时间常数；为复数变量。
11、优选地，前轮的纠偏控制量的表达式为：
12、
13、其中，为前轮的纠偏控制量；为实际的地速方向航向角反馈量；为地速方向航向角速率；为第一目标航向角；为预定的地面航向；是地面侧向距离目标值；是当前地面侧向距离反馈值；为前轮地速方向航向角控制的比例系数；为前轮地速方向航向角控制的微分系数；为前轮地面航迹跟踪控制的比例系数；为前轮纠偏控制的惯性环节时间常数。
14、优选地，在无人机空中巡航阶段的单发失效控制中，横航向自动补偿控制器以偏航角控制回路作为内回路，以航迹跟踪控制作为外回路，以实际的偏航角反馈量作为被控量，以预定的飞机航向解算得到的第二目标航向角作为目标量，获取方向舵的补偿控制量，根据补偿控制量补偿单侧发动机失效带来的偏航力矩。
15、优选地，方向舵的补偿控制量的表达式为：
16、
17、式中，为方向舵的补偿控制量；为实际的偏航角反馈量；为以预定的飞机航向解算出来的第二目标航向角； r为实际的偏航角速率；为自动补偿控制律的比例系数；为自动补偿控制律的积分系数；为自动补偿控制律的微分系数； t为自动补偿控制的惯性环节时间常数。
18、优选地，以预定航线解算得到的第二目标航向角的步骤为：
19、
20、式中，为以预定的飞机航向解算出来的第二目标航向角；为预定的飞机航向；为侧向距离目标值； y为当前侧向距离反馈值；为侧向距离控制的比例系数；为侧向距离控制的积分系数。
21、一种无人机单发失效控制系统采用如下技术方案，包括：控制模块，控制模块用于无人机起飞阶段的单发失效控制、空中巡航阶段的单发失效控制以及着陆阶段的单发失效控制；其中，无人机起飞阶段的单发失效控制包括：中断起飞，并关闭另一侧发动机，使用刹车，采用方向舵和前轮对无人机进行纠偏控制；无人机空中巡航阶段的单发失效控制包括：通过横航向自动补偿控制器与飞行控制系统共同对单侧发动机带来的附加偏航力矩进行补偿，使飞机达到平衡状态，并将无人机航向调整到设计的应急航线，完成回收；无人机着陆阶段的单发失效控制包括：在着陆前利用横航向自动补偿控制器保持飞机平衡，触地后立即关闭另一侧发动机，并采用方向舵和前轮纠偏控制跟踪地面航线。
22、一种电子设备采用如下技术方案，包括处理器、存储器以及存储在存储器上的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本专利技术的所述的一种无人机单发失效控制方法的步骤。
23、一种存储介质采用如下技术方案，其上存储有计算机程序，该计算机程序被运行时，用于执行本专利技术的所述的一种无人机单发失效控制方法的步骤。
24、本专利技术的有益效果是：
25、通过在起飞阶段，通过中断起飞，并关闭另一侧发动机，使用刹车，采用方向舵和前轮对无人机进行纠偏控制防止飞机发生侧翻或从侧向冲出跑道，避免无人机机体损伤，延长无人机的使用寿命；在空中巡航阶段，通过横航向自动补偿控制器与飞行控制系统共同对单侧发动机带来的附加偏航力矩进行补偿，使飞机达到平衡状态，并将无人机航向调整到设计的应急航线，完成回收，从而防止由于推力不对称导致飞机姿态出现大的偏航和滚转，提高无人机在空中的安全性；在空中，防止由于推力不对称引起的侧滑角不断增大，升阻特性恶化，导致飞机失速，避免发生更加严重的飞行事故。在着陆阶段，在着陆前利用横航向自动补偿控制器保持飞机平衡，触地后立即关闭另一侧发动机，并采用方向舵和前轮纠偏控制跟踪地面航线，防止由于横航向平衡遭到破坏导致的着陆失败问题，一定程度上避免飞机损失。对于执行特定任务的无人机，有助于确保无人机在出现单发失效情况时仍能完成任务，提高无人机任务完成率，综上，本专利技术保障无人机执行任务全过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，在滑跑起飞阶段、着陆阶段采用方向舵和前轮纠偏控制跟踪地面航线时，均以地速方向航向角控制回路作为内回路，以地面航迹跟踪控制回路作为外回路，以实际的地速方向航向角反馈量作为被控量，以预定的地面航向解算出来的第一目标航向角作为目标量，获取方向舵与前轮对应的纠偏控制量。
3.根据权利要求2所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，方向舵的纠偏控制量的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，前轮的纠偏控制量的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，在无人机空中巡航阶段的单发失效控制中，横航向自动补偿控制器以偏航角控制回路作为内回路，以航迹跟踪控制作为外回路，以实际的偏航角反馈量作为被控量，以预定的飞机航向解算得到的第二目标航向角作为目标量，获取方向舵的补偿控制量，根据补偿控制量补偿单侧发动机失效带来的偏航力矩。
6.根据权利要求5所述的一种无
7.根据权利要求5所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，以预定航线解算得到的第二目标航向角的步骤为：
8.一种无人机单发失效控制系统，其特征在于，包括：控制模块，控制模块用于无人机起飞阶段的单发失效控制、空中巡航阶段的单发失效控制以及着陆阶段的单发失效控制；其中，无人机起飞阶段的单发失效控制包括：中断起飞，并关闭另一侧发动机，使用刹车，采用方向舵和前轮对无人机进行纠偏控制；无人机空中巡航阶段的单发失效控制包括：通过横航向自动补偿控制器与飞行控制系统共同对单侧发动机带来的附加偏航力矩进行补偿，使飞机达到平衡状态，并将无人机航向调整到设计的应急航线，完成回收；无人机着陆阶段的单发失效控制包括：在着陆前利用横航向自动补偿控制器保持飞机平衡，触地后立即关闭另一侧发动机，并采用方向舵和前轮纠偏控制跟踪地面航线。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在存储器上的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序被运行时，用于执行权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，在滑跑起飞阶段、着陆阶段采用方向舵和前轮纠偏控制跟踪地面航线时，均以地速方向航向角控制回路作为内回路，以地面航迹跟踪控制回路作为外回路，以实际的地速方向航向角反馈量作为被控量，以预定的地面航向解算出来的第一目标航向角作为目标量，获取方向舵与前轮对应的纠偏控制量。
3.根据权利要求2所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，方向舵的纠偏控制量的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，前轮的纠偏控制量的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，在无人机空中巡航阶段的单发失效控制中，横航向自动补偿控制器以偏航角控制回路作为内回路，以航迹跟踪控制作为外回路，以实际的偏航角反馈量作为被控量，以预定的飞机航向解算得到的第二目标航向角作为目标量，获取方向舵的补偿控制量，根据补偿控制量补偿单侧发动机失效带来的偏航力矩。
6.根据权利要求5所述的一种无人机单发失效控制方法，其特征在于，方向舵的补偿控制量的表...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕欣媛，王锐，刘润芃，王朋飞，何其之，王天虎，杜娟，
申请(专利权)人：西安爱生技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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