CN106873610A - 一种无人直升机悬停回转抗风控制律 - Google Patents

一种无人直升机悬停回转抗风控制律 Download PDF

Info

Publication number
CN106873610A
CN106873610A CN201510923743.0A CN201510923743A CN106873610A CN 106873610 A CN106873610 A CN 106873610A CN 201510923743 A CN201510923743 A CN 201510923743A CN 106873610 A CN106873610 A CN 106873610A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
depopulated helicopter
vector
wind
revolution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510923743.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王冬
王琳
赵建伟
禹科
宋少龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
No 618 Research Institute of China Aviation Industry
Original Assignee
No 618 Research Institute of China Aviation Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by No 618 Research Institute of China Aviation Industry filed Critical No 618 Research Institute of China Aviation Industry
Priority to CN201510923743.0A priority Critical patent/CN106873610A/zh
Publication of CN106873610A publication Critical patent/CN106873610A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

Abstract

本发明提供一种无人直升机悬停回转抗风控制律，属于飞行控制技术。该方法可提高无人直升机在悬停回转时的位置控制精度。通常的控制方法靠纵、横向反馈控制对位置误差进行修正，在大风速和快速回转的条件下，位置误差较大，难以满足高精度控制要求。本发明通过分析直升机的受力和操控特性，提出对纵、横向控制量主动进行动态分配的控制律，在回转过程中实时改变控制量来抵消风矢量的影响，提高抗风能力。同时，采用PID控制适应风速、风向的变化。该控制律已应用于无人直升机的试飞试验中，达到了较高的位置精度要求。

Description

一种无人直升机悬停回转抗风控制律
技术领域
本发明属于飞行控制技术，涉及对无人直升机悬停回转机动时抗风控制性能的改进。
背景技术
悬停回转机动是指直升机在悬停状态下，航向做360°回转。要求无人直升机在回转角速率尽可能大的情况下，保持悬停位置、高度不变。悬停回转机动的性能，是评价无人直升机机动能力和控制性能的重要指标。
通常对无人直升机位置的控制方法是通过PID反馈控制方法对位置误差进行修正。在快速回转且风速较大时，仅靠反馈控制难以保持较高的位置控制精度。
发明内容
本发明的目的是：提出一种无人直升机悬停回转控制律，在快速回转且有较大风干扰的条件下，能够保持较高的位置控制精度。
本发明的技术方案是：一种无人直升机悬停回转抗风控制律，包括：
无人直升机获取悬停时抵消风干扰所需的初始纵向控制矢量Cp和初始横向控制矢量Cl；
当无人直升机做航向回转时，定义初始航向为ψ0，回转过程中航向变为ψ时，实时计算当前航向与初始航向的夹角Δψ＝ψ0-ψ，生成当前纵向控制矢量C′p和当前横向控制矢量Cl′为：
C′p＝Cp·cos(Δψ)+Clsin(Δψ)
Cl′＝Cl·cos(Δψ)-Cpsin(Δψ)
用当前纵向控制矢量C′p和当前横向控制矢量Cl′修正此时无人直升机的控制矢量。
本发明的优点是：本发明提出的控制律能够主动、实时改变控制矢量抵消风矢量的影响，解决了反馈控制滞后、精度差的问题，显著提高悬停回转机动的位置控制精度。
附图说明
图1是无人直升机悬停状态的受力分析示意图。
图2是按照本发明的控制律，无人直升机在回转的不同状态改变控制量的示意图1。
图3是按照本发明的控制律，无人直升机在回转的不同状态改变控制量的示意图2。
图4是按照本发明的控制律，无人直升机在回转的不同状态改变控制量的示意图3。
图5是采用本发明的控制律，无人直升机悬停回转科目的试飞数据曲线示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
对悬停时无人直升机的受力情况进行分析，如图2、3、4所示。在风干扰存在的情况下，无人直升机通过纵、横向控制使合成的控制矢量抵消风矢量的影响，以此保持悬停状态。在此状态下，记录纵、横向控制量的大小分别记为Cp和Cl，以此估计风矢量的大小和方向。
当无人直升机做航向回转时，根据估计的风干扰的大小、方向以及无人直升机的航向，实时计算所需要的纵、横向控制量的大小，使控制矢量实时抵消风矢量的影响。如图5所示，在回转过程中的多个偏航角状态下，实时改变控制量如图5中的大小，保证控制矢量方向不变。
定义初始航向为ψ0。回转过程中航向变为ψ时，实时计算Δψ＝ψ0-ψ。则按照本发明提出的控制策略，新的当前纵向控制矢量C′p和当前横向控制矢量Cl′为：
C′p＝Cp·cos(Δψ)+Clsin(Δψ)
Cl′＝Cl·cos(Δψ)-Cpsin(Δψ)
即可以保证新的控制量的矢量能够抵消初始悬停状态的风矢量。为了应对风速、风向的变化，在悬停回转过程中仍保持PID控制量。该控制律已应用于无人直升机的试飞试验中，试飞数据曲线如图4所示，位置控制误差小于2m，达到了较高的位置精度要求。

Claims (1)

1.一种无人直升机悬停回转抗风控制律，其特征在于，包括：
无人直升机获取悬停时抵消风干扰所需的初始纵向控制矢量Cp和初始横向控制矢量Cl；
当无人直升机做航向回转时，定义初始航向为ψ0，回转过程中航向变为ψ时，实时计算当前航向与初始航向的夹角Δψ＝ψ0-ψ，生成当前纵向控制矢量C′p和当前横向控制矢量C′l为：
C′p＝Cp·cos(Δψ)+Clsin(Δψ)
Cl′＝Cl·cos(Δψ)-Cpsin(Δψ)
用当前纵向控制矢量C′p和当前横向控制矢量C′l修正此时无人直升机的控制矢量。
CN201510923743.0A 2015-12-11 2015-12-11 一种无人直升机悬停回转抗风控制律 Pending CN106873610A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510923743.0A CN106873610A (zh) 2015-12-11 2015-12-11 一种无人直升机悬停回转抗风控制律

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510923743.0A CN106873610A (zh) 2015-12-11 2015-12-11 一种无人直升机悬停回转抗风控制律

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106873610A true CN106873610A (zh) 2017-06-20

Family

ID=59178117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510923743.0A Pending CN106873610A (zh) 2015-12-11 2015-12-11 一种无人直升机悬停回转抗风控制律

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106873610A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101549754A (zh) * 2009-04-29 2009-10-07 北京航空航天大学 一种旋定翼复合式飞行器及其设计的方法
CN106342287B (zh) * 2012-06-26 2014-08-20 中国航空工业第六一八研究所 无人直升机悬停位置保持的控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101549754A (zh) * 2009-04-29 2009-10-07 北京航空航天大学 一种旋定翼复合式飞行器及其设计的方法
CN106342287B (zh) * 2012-06-26 2014-08-20 中国航空工业第六一八研究所 无人直升机悬停位置保持的控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王崑玉等: "《直升机飞行控制器及其使用》", 31 December 1986 *
赖水清 等: "无人直升机悬停及小速度飞行精确控制设计与仿真", 《直升机技术》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104246641B (zh) Uav的安全紧急降落
Mohamed et al. Development and flight testing of a turbulence mitigation system for micro air vehicles
CN103955218B (zh) 一种基于非线性控制理论的无人艇轨迹跟踪控制装置及方法
CN105511464B (zh) 一种船舶自主航行控制系统及控制方法
CN109614633A (zh) 一种复合式旋翼飞行器非线性建模方法及配平方法
CN104950901B (zh) 无人直升机姿态误差有限时间收敛非线性鲁棒控制方法
CN103307938B (zh) 一种旋转弹气动参数获取方法
CN104691742B (zh) 一种飞翼布局无人飞机应用阻力方向舵的控制方法
CN102654772B (zh) 一种基于控制力受限情况下飞行器航迹倾角反演控制方法
CN103712598B (zh) 一种小型无人机姿态确定方法
CN107330152B (zh) 一种适用于旋翼飞行器的高效气动配平方法
CN105549611B (zh) 自主水下机器人的海洋环境自识别的航迹精确跟踪方法
CN107063244B (zh) 一种飞行器飞行过程模拟方法
CN107121929A (zh) 基于线性协方差模型预测控制的鲁棒再入制导方法
CN106403934B (zh) 一种弹载地磁姿态测量处理方法
CN108196570A (zh) 一种无人机航向修正方法、装置和无人机
CN103810332B (zh) 直升机舰面尾流影响仿真方法
CN102853773B (zh) 一种直升机非接触式操纵量标定方法
CN104155986A (zh) 基于惯性耦合特性的飞行器姿态补偿控制方法
CN106873610A (zh) 一种无人直升机悬停回转抗风控制律
CN104155987B (zh) 基于气动耦合特性的飞行器姿态补偿控制方法和装置
CN104890897A (zh) 一种在地面模拟飞机动态飞行时燃油油面角的试验方法
CN104677634A (zh) 航空发动机机上侧风地面试验方法
CN103809464B (zh) 直升机舰面效应影响的仿真方法
CN106403935B (zh) 一种弹载磁组合姿态测量装置的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170620