CN112141356A - 油动无人直升机桨距-油门曲线标定方法及系统 - Google Patents

油动无人直升机桨距-油门曲线标定方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明是一种油动无人直升机桨距‑油门曲线标定方法，包括：S1.控制无人直升机工作，记录无人直升机在工作过程中的桨距和油门开度参数：S11.在无人直升机工作过程中按照设定参数提升桨距；在每一个桨距点保持无人直升机的发动机处于额定工作转速，保持设定时间T1；S12.当无人直升机的发动机不能保持额定工作转速或者无人直升机的发动机的节气门的开度达到极限位置时，则控制无人直升机降低油门开度及降低总距直至无人直升机的初始状态，在无人直升机的初始状态保持设定时间T2；S2.控制无人直升机停机；S3.将无人直升机的桨距、油门开度拟合成曲线；能够准确地对油动无人直升机桨距‑油门的曲线进行标定，并且能够有效简化操作过程中，提升操作效率。

Description

油动无人直升机桨距-油门曲线标定方法及系统
技术领域
本发明涉及无人直升机领域，尤其涉及一种油动无人直升机桨距-油门曲线标定方法及系统。
背景技术
油动无人直升机桨距-油门曲线标定，通常在中大型直升机中具有桨距测量传感器和桨距反馈装置，但是，这些设备结构十分复杂，重量大，而对于轻小型直升飞机无疑会增大其负荷，为了降低直升机的负荷，往往没有安装上述的反馈控制设备；但为了提升无人直升机的动态响应及航向控制，通常会引入前馈控制，而桨距-油门曲线就是实现前馈控制的重要组成。现有技术中，桨距-油门曲线标定方法，存在操作过程繁琐、经验依赖性大、效率低下、准确度差的问题。
因此，为了解决上述技术问题，继续提出一种新的技术手段。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种油动无人直升机桨距-油门曲线标定方法及系统，能够准确地对油动无人直升机桨距-油门开度的控制曲线进行标定，并且能够有效简化操作过程中，提升操作效率，降低对工作人员的经验依赖程度，从而确保发动机转速的控制精度，提高发动机的转速相应以及减少发动机的转速波动。
本发明提供的一种油动无人直升机桨距-油门曲线标定方法，包括：
S1.控制无人直升机工作，并记录无人直升机在工作过程中的桨距和油门开度参数：
S11.在无人直升机工作过程中按照设定参数提升桨距；
在每一个桨距点保持无人直升机的发动机处于额定工作转速，并保持设定时间T1；
S12.当无人直升机的发动机不能保持额定工作转速或者无人直升机的发动机的节气门的开度达到极限位置时，则控制无人直升机降低油门开度以及降低总距直至无人直升机的初始状态，并在无人直升机的初始状态保持设定时间T2；
S2.控制无人直升机停机；
S3.将无人直升机的桨距、油门开度拟合成曲线；通过上述方法，能够有效的确保油动无人直升机的桨距-油门开度曲线的准确性，并且能够有效简化操作过程中，提升操作效率，降低对工作人员的经验依赖程度，从而确保发动机转速的控制精度，提高发动机的转速相应以及减少发动机的转速波动。
进一步，将无人直升机的桨距、油门开度拟合成曲线具体包括：
S31.直升机的桨距为横轴，油门开度为纵轴建立直角坐标系；
S32.将直升机的桨距、油门开度标定在直角坐标系中；
S33.求出相邻桨距点之间的曲线的斜率，并将该斜率作为初始斜率Kc；
S33.对初始斜率Kc进行再次拟合，形成修正斜率Kx，并以修正斜率Kx所对应的曲线作为油动无人直升机的控制曲线；通过上述方法，能够准确地确定出油动无人直升机的斜率控制曲线。
进一步，对初始斜率Kc再次拟合包括：
S331.判断Tn-1至Tn时刻对应的曲线的斜率是否小于Tn-2至Tn-1时刻对应曲线的斜率，若是，则进入到步骤S333，若否，则进入到步骤S332中；
S332.判断Tn-1至Tn时刻对应的曲线的斜率是否小于Tn-2至Tn-1时刻对应曲线的斜率之差是否小于或者等于设定斜率差值Kh，如否，进入到步骤S333中，如是，则判断Tn时刻对应的桨距与Tn-1时刻对应的桨距差值是否小于或者等于设定桨距差值△ELc，如否，进入到步骤S333中，如是，则将Tn-1至Tn时刻对应的曲线斜率作为修正斜率；
S332.将Tn时刻对应的桨距点和油门开度值舍去，并将Tn+1时刻所对应的桨距点和油门开度与Tn-1时刻对应的桨距点和油门开度进行计算为修正斜率；
S334.将各时刻对应的修正斜率拟合成曲线，形成修正斜率曲线，并以修正斜率曲线控制油动无人直升机工作，通过上述方法，能够确保最终确定的斜率控制曲线的对于油动无人直升机控制的准确性，确保油动无人直升机的发动机的转速相应，减少发动机的转速波动。
进一步，还包括对修正斜率进行校验的步骤：
控制油动无人机按照修正斜率工作，如果发动机的转速稳定在6500±50rpm区间，则修正斜率则无需修改，如果发动机的转速超过6550rpm时，则降低修正斜率直至发动机转速稳定处于6500±50rpm区间，并将当前修正斜率进行更新；如果发动机的转速小于6450rpm时，则增大修正斜率直至发动机转速稳定处于6500±50rpm区间并将当前修正斜率进行更新，通过上述步骤，能够有效确保最终斜率控制曲线的准确性。
相应地，本发明还提供了一种实现上述油动无人直升机桨距-油门曲线的标定方法的系统，包括地面控制站、飞行控制计算机、遥控器以及无人直升机的发动机控制单元；
所述遥控器，用于向飞行控制计算机发送飞行控制命令；
所述飞行控制计算机，用于接收遥控器发送的飞行控制命令，并控制无人直升机工作，并且向地面控制站发送无人直升机的桨距信息；
所述地面控制站，用于接收地面操作人员的控制命令，所述地面控制站与飞行控制计算机与发动机控制单元通信连接；
所述发动机控制单元，用于接收飞行控制计算机的控制命令工作，并向地面控制站发送发动机转速、油门开度信息，通过上述系统，能够准确地对油动无人直升机桨距-油门开度的控制曲线进行标定，并且能够有效简化操作过程中，提升操作效率，降低对工作人员的经验依赖程度，从而确保发动机转速的控制精度，提高发动机的转速相应以及减少发动机的转速波动。
本发明的有益效果：通过本发明，能够准确地对油动无人直升机桨距-油门开度的控制曲线进行标定，并且能够有效简化操作过程中，提升操作效率，降低对工作人员的经验依赖程度，从而确保发动机转速的控制精度，提高发动机的转速相应以及减少发动机的转速波动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的初始斜率和修正斜率示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明提供的一种油动无人直升机桨距-油门曲线标定方法，包括：
S1.控制无人直升机工作，并记录无人直升机在工作过程中的桨距和油门开度参数：
S11.在无人直升机工作过程中按照设定参数提升桨距；
在每一个桨距点保持无人直升机的发动机处于额定工作转速，并保持设定时间T1；
S12.当无人直升机的发动机不能保持额定工作转速或者无人直升机的发动机的节气门的开度达到极限位置时，则控制无人直升机降低油门开度以及降低总距直至无人直升机的初始状态，并在无人直升机的初始状态保持设定时间T2；
S2.控制无人直升机停机；
S3.将无人直升机的桨距、油门开度拟合成曲线；通过上述方法，能够有效的确保油动无人直升机的桨距-油门开度曲线的准确性，并且能够有效简化操作过程中，提升操作效率，降低对工作人员的经验依赖程度，从而确保发动机转速的控制精度，提高发动机的转速相应以及减少发动机的转速波动。
本事实例中，将无人直升机的桨距、油门开度拟合成曲线具体包括：
S31.直升机的桨距为横轴，油门开度为纵轴建立直角坐标系；
S32.将直升机的桨距、油门开度标定在直角坐标系中；
S33.求出相邻桨距点之间的曲线的斜率，并将该斜率作为初始斜率Kc；
S33.对初始斜率Kc进行再次拟合，形成修正斜率Kx，并以修正斜率Kx所对应的曲线作为油动无人直升机的控制曲线；通过上述方法，能够准确地确定出油动无人直升机的斜率控制曲线，对于油动无人直升机的桨距-油门开度曲线的标定，事实上是标定无人机的控制斜率曲线，即该斜率反应了油门开度与桨距之间的关系。
本实施例中，对初始斜率Kc再次拟合包括：
S331.判断Tn-1至Tn时刻对应的曲线的斜率是否小于Tn-2至Tn-1时刻对应曲线的斜率，若是，则进入到步骤S333，若否，则进入到步骤S332中；
S332.判断Tn-1至Tn时刻对应的曲线的斜率是否小于Tn-2至Tn-1时刻对应曲线的斜率之差是否小于或者等于设定斜率差值Kh，该差值一般取0.4；如否，进入到步骤S333中，如是，则判断Tn时刻对应的桨距与Tn-1时刻对应的桨距差值是否小于或者等于设定桨距差值△ELc，该值一般取值为100，如否，进入到步骤S333中，如是，则将Tn-1至Tn时刻对应的曲线斜率作为修正斜率；
S332.将Tn时刻对应的桨距点和油门开度值舍去，并将Tn+1时刻所对应的桨距点和油门开度与Tn-1时刻对应的桨距点和油门开度进行计算为修正斜率；斜率计算公式如下面具体实例；
S334.将各时刻对应的修正斜率拟合成曲线，形成修正斜率曲线，并以修正斜率曲线控制油动无人直升机工作，通过上述方法，能够确保最终确定的斜率控制曲线的对于油动无人直升机控制的准确性，确保油动无人直升机的发动机的转速相应，减少发动机的转速波动。
还包括对修正斜率进行校验的步骤：
控制油动无人机按照修正斜率工作，如果发动机的转速稳定在6500±50rpm区间，则修正斜率则无需修改，如果发动机的转速超过6550rpm时，则降低修正斜率直至发动机转速稳定处于6500±50rpm区间，并将当前修正斜率进行更新；如果发动机的转速小于6450rpm时，则增大修正斜率直至发动机转速稳定处于6500±50rpm区间并将当前修正斜率进行更新，通过上述步骤，能够有效确保最终斜率控制曲线的准确性。
下面以一个具体实例进行具体描述：
Tn-1表示上一时刻，Tn表示当前时刻，Elc表示桨距，Thr表示油门开度，Kc表示油门开度增量与桨距增量的比值，初始斜率Kc的计算公式为：
Kc＝(Thr_Tn-Thr_Tn-1)/(Elc_Tn-Elc_Tn-1)；
该式表示的Tn-1时刻到Tn油门开度增量与桨距增量的比值；通过上表中的各个数据点确定出一条初始斜率Kc的曲线，如图3所示，从图3中可以看出，初始斜率曲线的波动是比较大的，这也反应了发动机的转速波动较大，以该斜率曲线来控制油动无人直升机，其稳定性是极差的，因此，需要对其进行修订：
以横轴从左到右第2、3、4和5对应的点来举例：第2-第5点对应的斜率分别为(0.2,0.3,1.4,0.48)；
在第2点到第3点，斜率是逐渐上升的，满足上面的斜率公式，即斜率反应的是增量比值，那么，第2点的斜率、第3点的斜率保存，作为修正斜率，但是，第3点到第4点，虽然斜率也是增加的，但是，其增加的幅度较大，即斜率差值大于设定值0.4，因此，舍去第4点对应的斜率，而第5点的斜率与第3点的斜率比较满足上述中的要求，则以第5点的斜率对应的桨距和油门开度与第3点对应的桨距和油门开度来计算斜率，然后将计算出的斜率代替第4点的斜率，那么，相对于第4点，第5点则可以保持，根据实际计算，那么修正后的第2-第5点的斜率变为(0.2,0.3,0.45,0.48)，通过上述过程修正后的斜率Kx为浅色曲线所示，该曲线变得更为平滑，从而使得油动发动机的稳定性更高。
当通过上述方式得到修正后的斜率曲线Kx，再以该修正曲线控制油动无人直升机工作，判断是否每个斜率点对应的发动机转速满足稳定在6500±50rpm区间的要求，如是，则保持原斜率值，如果不满足，则需要更新，比如在上述修正后的点中，即(0.2,0.3,0.45,0.48)中，如果在斜率点0.3处时，发动机的转速小于6450rpm，则增加该斜率点，直至发动机转速稳定在6500±50rpm区间，当该值增加到0.35时能够满足要求，而当处于0.48的斜率点时，发动机转速超过了6550rpm，则降低该点的斜率，调整为0.47时能够满足发动机转速稳定处在6500±50rpm区间，那么更新的后的斜率点就为(0.2,0.35,0.45,0.47)，将更新后的斜率参数输入到油动无人直升机的控制器中对原参数进行更新。
相应地，相应地，本发明还提供了一种实现上述油动无人直升机桨距-油门曲线的标定方法的系统，包括地面控制站、飞行控制计算机、遥控器以及无人直升机的发动机控制单元；
所述遥控器，用于向飞行控制计算机发送飞行控制命令；
所述飞行控制计算机，用于接收遥控器发送的飞行控制命令，并控制无人直升机工作，并且向地面控制站发送无人直升机的桨距信息；
所述地面控制站，用于接收地面操作人员的控制命令，所述地面控制站与飞行控制计算机与发动机控制单元通信连接；
所述发动机控制单元，用于接收飞行控制计算机的控制命令工作，并向地面控制站发送发动机转速、油门开度信息，其中，地面控制站按照上述的方法进行曲线拟合标定；通过上述系统，能够准确地对油动无人直升机桨距-油门开度的控制曲线进行标定，并且能够有效简化操作过程中，提升操作效率，降低对工作人员的经验依赖程度，从而确保发动机转速的控制精度，提高发动机的转速相应以及减少发动机的转速波动。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种油动无人直升机桨距-油门曲线的标定方法，其特征在于：包括：
S1.控制无人直升机工作，并记录无人直升机在工作过程中的桨距和油门开度参数：
S11.在无人直升机工作过程中按照设定参数提升桨距；
在每一个桨距点保持无人直升机的发动机处于额定工作转速，并保持设定时间T1；
S12.当无人直升机的发动机不能保持额定工作转速或者无人直升机的发动机的节气门的开度达到极限位置时，则控制无人直升机降低油门开度以及降低总距直至无人直升机的初始状态，并在无人直升机的初始状态保持设定时间T2；
S2.控制无人直升机停机；
S3.将无人直升机的桨距、油门开度拟合成曲线。
2.根据权利要求1所述油动无人直升机桨距-油门曲线的标定方法，其特征在于：将无人直升机的桨距、油门开度拟合成曲线具体包括：
S31.直升机的桨距为横轴，油门开度为纵轴建立直角坐标系；
S32.将直升机的桨距、油门开度标定在直角坐标系中；
S33.求出相邻桨距点之间的曲线的斜率，并将该斜率作为初始斜率Kc；
S33.对初始斜率Kc进行再次拟合，形成修正斜率Kx，并以修正斜率Kx所对应的曲线作为油动无人直升机的控制曲线。
3.根据权利要求2所述油动无人直升机桨距-油门曲线的标定方法，其特征在于：对初始斜率Kc再次拟合包括：
S331.判断Tn-1至Tn时刻对应的曲线的斜率是否小于Tn-2至Tn-1时刻对应曲线的斜率，若是，则进入到步骤S333，若否，则进入到步骤S332中；
S332.判断Tn-1至Tn时刻对应的曲线的斜率是否小于Tn-2至Tn-1时刻对应曲线的斜率之差是否小于或者等于设定斜率差值Kh，如否，进入到步骤S333中，如是，则判断Tn时刻对应的桨距与Tn-1时刻对应的桨距差值是否小于或者等于设定桨距差值△ELc，如否，进入到步骤S333中，如是，则将Tn-1至Tn时刻对应的曲线斜率作为修正斜率；
S332.将Tn时刻对应的桨距点和油门开度值舍去，并将Tn+1时刻所对应的桨距点和油门开度与Tn-1时刻对应的桨距点和油门开度进行计算为修正斜率；
S334.将各时刻对应的修正斜率拟合成曲线，形成修正斜率曲线，并以修正斜率曲线控制油动无人直升机工作。
4.根据权利要求3所述油动无人直升机桨距-油门曲线的标定方法，其特征在于：还包括对修正斜率进行校验的步骤：
控制油动无人机按照修正斜率工作，如果发动机的转速稳定在6500±50rpm区间，则修正斜率则无需修改，如果发动机的转速超过6550rpm时，则降低修正斜率直至发动机转速稳定处于6500±50rpm区间，并将当前修正斜率进行更新；如果发动机的转速小于6450rpm时，则增大修正斜率直至发动机转速稳定处于6500±50rpm区间并将当前修正斜率进行更新。
5.一种实现权利要求1-4任一权利要求所述的油动无人直升机桨距-油门曲线的标定方法的标定系统，其特征在于：包括地面控制站、飞行控制计算机、遥控器以及无人直升机的发动机控制单元；
所述遥控器，用于向飞行控制计算机发送飞行控制命令；
所述飞行控制计算机，用于接收遥控器发送的飞行控制命令，并控制无人直升机工作，并且向地面控制站发送无人直升机的桨距信息；
所述地面控制站，用于接收地面操作人员的控制命令，所述地面控制站与飞行控制计算机与发动机控制单元通信连接；
所述发动机控制单元，用于接收飞行控制计算机的控制命令工作，并向地面控制站发送发动机转速、油门开度信息。
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