[发明专利]基于分解控制的无人机地面滑跑纠偏控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天领域，并尤其涉及一种基于分解控制的无人机地面滑跑纠偏控制方法。

背景技术

无人机是无人驾驶飞机的简称(Unmanned Aerial Vehicle)，缩写为UAV，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。

随着科技的发展,无人机在军事和民用方面都得到广泛的应用。而无人机的发射和回收阶段是无人机在整个飞行过程中的关键阶段，对发射、回收阶段有效安全的控制是无人机控制的关键内容之一。目前无人机的发射方式主要包括轨道发射、零长发射及轮式发射；回收方式主要包括轮式滑停回收、拦阻网回收、空中打捞回收和伞降回收。

在众多无人机中，大型长航时无人机一般具有较大重量，且本身价格昂贵，在回收阶段需要对机体提供高度的保护。对于这类无人机，在滑跑过程中，可能会出现路况突变、侧风、初始偏航角，初始侧向偏移，左右机轮刹车装置特性差异等状况。上述所有这些因素将导致无人机在滑跑中出现相对于跑道中心线的侧向偏差，对于上述无人机宜采用轮式起降方式，需要对无人机进行地面滑跑控制，其目标是让无人机在最短的距离停下来，同时控制无人机不会滑出跑道；而轮式起降中的滑跑纠偏控制是地面操纵控制中重要的环节之一，并且地面滑跑纠偏控制策略的合理性是保证无人机地面滑跑安全的关键。若不及时对侧向偏差进行纠正，无人机可能滑出跑道，甚至发生侧翻，造成严重事故。

从已公开的无人机滑跑纠偏控制算法来看，目前主要采用被动式轮间交叉保护控制策略，这种方法会增大刹车距离，而且侧向稳定过程会出现震荡不收敛的情况，甚至发散，在无人机的滑跑纠偏控制中应避免这种情况出现。

发明内容

本申请的目的在于提出一种基于分解控制的无人机地面滑跑纠偏控制方法，以提高无人机在多干扰状况下仍然能快速而又稳定地修正到跑道中心线附近，进而解决背景技术中提到的技术问题。

本申请提供了一种基于分解控制的无人机地面滑跑纠偏控制方法，将机体偏航速率和侧向偏差以及机体速度输入到状态反馈控制器中，所述状态反馈控制器分别输出机体的稳定控制量和回零控制量，即将无人机地面滑跑纠偏控制率分解为稳定控制和回零控制,其中所述稳定控制保证机体稳定不侧翻，而所述回零控制保证机体的侧向偏差收敛不振荡；二者通过一个控制分配器，输出前轮控制量，双侧主机轮差动控制量，将所述双侧主机轮差动控制量和所述前轮控制量经过指令滤波器进行限幅值、限速率，得到前轮指令操纵角以及双侧主机轮差动滑移率，将前轮指令操纵角输出给前轮操纵器，双侧主机轮差动滑移率经过双轮分配器分别输出左右主机轮的滑移率，进而得到左右主机轮的指令滑移率而完成无人机地面滑跑过程中的纠偏控制。

本申请还提供了具体的基于分解控制的无人机地面滑跑纠偏控制方法，并进行了模拟仿真。

附图说明

图1为结合系数与滑移率关系。

图2为状态反馈控制器。

图3为基于分解控制的无人机地面滑跑纠偏控制方法总体框图。

图4为地面运动轨迹仿真图。

图5为机体及主机轮轮速仿真图。

图6为左右机轮刹车压力仿真图。

图7为前轮操纵角仿真图。

图8为机体偏航角与侧滑角仿真图。

图9为机体偏航速率仿真图。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种基于分解控制的无人机地面滑跑纠偏控制方法进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。