[发明专利]基于地面摩擦力的四轮布局起落架建模方法及装置有效

专利信息
申请号: 201810164848.6 申请日: 2018-02-27
公开(公告)号: CN108388733B 公开(公告)日: 2021-09-03
发明(设计)人: 钱明新;李清 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: B64F5/00 分类号: B64F5/00;G06F30/15;G06F30/20;B64C25/42;B64C25/34;B64C25/36
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 黄德海
地址: 10008*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 基于 地面 摩擦力 布局 起落架 建模 方法 装置
【说明书】:

发明公开了一种基于地面摩擦力的四轮布局起落架建模方法及装置,起落架具有第一转动机轮、第二转动机轮、第一驱动机轮和第二驱动机轮,其中,方法包括:采集起落架的几何尺寸数据和操纵机构信息;检测飞机的当前运动状态;根据几何尺寸数据、操纵机构信息和当前运动状态得到当前运动状态对应的地面作用力值和力矩值;将对应的地面作用力值和力矩值代入飞机六自由度非线性方程,以得到起落架的数学模型。该方法可以通过对四点式布局的起落架进行建模,有效提高飞机建模精度,减小静止状态下的速率误差。

技术领域

本发明涉及无人机建模技术领域,特别涉及一种基于地面摩擦力的四轮布局起落架建模方法及装置。

背景技术

无人机的工程研制周期中有一个重要的阶段是地面滑跑阶段,无人机在此阶段要经过各个速度段的滑跑测试,以保证无人机在起飞和着陆阶段的安全性,无人机在起飞之前需要滑行加速到抬前轮速度之后起飞,进场着陆触地之后需要经过减速滑行的阶段直到静止。

起落架受到来自地面的作用力与运动状态有密切关系,当飞机处于滑行运动状态时,飞机受到来自地面的支反力、滚转阻力和侧向力的影响,当飞机处于静止状态时,飞机受到来自地面的静摩擦力影响。传统的起落架布局是前三点式布局,并且多数起落架建模方法不考虑飞机运动状态,无论飞机处于滑行运动状态还是静止状态,都认为受到来自地面的支反力、滚转阻力和侧向力的影响,这样的建模方法造成飞机静止状态下的速率误差过大,有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此,本发明的一个目的在于提出一种基于地面摩擦力的四轮布局起落架建模方法,该方法可以有效提高飞机建模精度,减小静止状态下的速率误差。

本发明的另一个目的在于提出一种基于地面摩擦力的四轮布局起落架建模装置。

为达到上述目的,本发明一方面实施例提出了一种基于地面摩擦力的四轮布局起落架建模方法,所述起落架具有第一转动机轮、第二转动机轮、第一驱动机轮和第二驱动机轮,其中,所述方法包括:采集所述起落架的几何尺寸数据和操纵机构信息;检测飞机的当前运动状态;根据所述几何尺寸数据、所述操纵机构信息和所述当前运动状态得到所述当前运动状态对应的地面作用力值和力矩值;将所述对应的地面作用力值和力矩值代入所述飞机六自由度非线性方程,以得到所述起落架的数学模型。

本发明实施例的基于地面摩擦力的四轮布局起落架建模方法,通过四点式布局的起落架进行建模,分析并准确计算动机轮和驱动机轮所受到来自地面的支反力、滚转阻力和侧向力的大小,从而根据飞机滑行速度的大小得到飞机在各种状态下受到地面的支反力、滚转阻力和侧向力的影响,并且提高起落架的静止状态下的建模精度,减小静止状态下的速率误差。

另外,根据本发明上述实施例的基于地面摩擦力的四轮布局起落架建模方法还可以具有以下附加的技术特征:

进一步地,在本发明的一个实施例中,所述起落架的几何尺寸数据和操纵机构信息包括所述第一转动机轮、第二转动机轮、第一驱动机轮和第二驱动机轮在以飞机重心为坐标系原点的机体坐标系下的坐标。

进一步地,在本发明的一个实施例中,所述检测飞机的当前运动状态,进一步包括:检测所述飞机的滑行速度;如果所述滑行速度大于第一速度阈值,则判定所述当前运动状态为滑行运动状态;如果所述滑行速度小于第二速度阈值,则判定所述当前运动状态为静止状态,其中,所述第一速度阈值大于或等于所述第二速度阈值。

进一步地,在本发明的一个实施例中,所述根据所述当前运动状态得到所述当前运动状态对应的地面作用力值和力矩值,进一步包括:如果所述当前运动状态为所述滑行运动状态,则获取所述飞机受到地面的支反力、滚转阻力和侧向力;如果所述当前运动状态为所述静止状态,则获取所述飞机受到所述地面的静摩擦力;根据所述支反力、所述滚转阻力和所述侧向力或者所述静摩擦力获取机体坐标系下来自地面的作用力和力矩,以得到所述对应的地面作用力值和力矩值。

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