[发明专利]一种无人机路径跟踪控制的制导律设计方法

说明书

本发明公开了一种无人机路径跟踪控制的制导律设计方法，其包含以下步骤：S1、无人机飞行速度为V，由无人机初始位置A向预定航迹投影，取投影点为O，记无人机飞行轨迹与预定航迹之间的距离为偏心距d；S2、以投影点为圆心得到半径为r的圆，取该圆与预定航迹沿无人机速度方向前方的交点为B，记AB长度为L1^*，以B电为参考点设计L1^*制导律，S3、选择半径为R^*的参考圆O₁^*，运用向心加速度及运动几何学关系计算得到无人机侧向加速度指令a_s*。其优点是：可以解决现有技术中跟踪控制中跟踪速率过慢的问题。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机路径跟踪控制的制导律设计方法。

背景技术

无人机可携带各种电子设备载荷代替传统驾驶飞机执行各种复杂、危险的任务，其广阔的应用前景和对复杂任务的适应性使其成为了近年来国内外研究的重点领域。无人机路径跟踪控制是无人机飞行控制的重要技术之一，是指无人机跟踪一条满足飞行要求和性能约束的期望航迹完成预定的飞行任务，跟踪控制的性能直接影响飞行的稳定性、安全性和经济性。

无人机路径跟踪控制问题中，需进行制导律设计，即设计期望速度及期望转弯速率，使得无人机能够沿着预定的航迹飞行，使得飞行轨迹与预定航迹之间的跟踪误差尽可能小。当无人机飞行轨迹偏离预定航迹时，需设计出合理的侧向加速度指令以减小跟踪误差。

现有的跟踪制导律之一为L1非线性制导算法：在预定航迹上根据前视距离计算出虚拟目标点，按照圆形转移策略计算侧向加速度指令。虽然该算法计算简单，但是受限于前视距离的选择，要求前视距离必须大于初始误差，而较大的前视距离会导致跟踪速率过慢，影响无人机的飞行性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机路径跟踪控制的制导律设计方法，可以解决现有技术中跟踪控制中跟踪速率过慢的问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种无人机路径跟踪控制的制导律设计方法，其特征是，包含以下步骤：

S1、无人机飞行速度为V，由无人机初始位置A向预定航迹投影，取投影点为O，记无人机飞行轨迹与预定航迹之间的距离为偏心距d；

S2、以投影点为圆心得到半径为r的圆，取该圆与预定航迹沿无人机速度方向前方的交点为B，记AB长度为L1^*，以B点为参考点设计L1^*制导律，

S3、选择半径为R^*的参考圆O₁^*，运用向心加速度及运动几何学关系计算得到无人机侧向加速度指令a_s*。

上述的无人机路径跟踪控制的制导律设计方法，其中，所述步骤S3中：

圆心O₁^*是线段AB的垂直平分线与投影线AO交点；

半径R^*为线段AO₁^*长度。

上述的无人机路径跟踪控制的制导律设计方法，其中，所述步骤S3具体包含：