[发明专利]应急指挥控制固定翼无人机舰面紧急起飞控制方法

说明书

本发明公开了一种应急指挥控制固定翼无人机舰面紧急起飞控制方法，采用纵向鲁棒H_∞控制器对固定翼无人机的起飞姿态进行控制，即将设计纵向鲁棒H_∞控制器的输出信号和外部扰动同时作为固定翼无人机起飞动力学模型的输入，形成闭环控制系统，实现对海洋外部突风干扰的抑制，使固定翼无人机从舰面稳定起飞；速度控制器采用非线性动态逆控制方法，能快速达到理想速度，速度控制器的输出信号为推力，控制对象为起飞速度。通过二者组合实现了无人机在舰面上抗干扰且快速起飞。本发明属于固定翼无人机应急起飞控制的技术领域。本发明的起飞控制方法，使固定翼无人机在离舰起飞阶段有较强的抵抗突风能力，能较快的实现应急起飞，确保固定翼无人机安全起飞。

技术领域

本发明涉及飞行器起飞控制技术领域，特别是一种应急指挥控制固定翼无人机舰面紧急起飞控制方法。

背景技术

常规的固定翼无人机舰面起飞姿态控制和速度控制都是采用PID控制方法。而当固定翼无人机常规控制失效时，需要切换到应急操纵控制模态，进入到应急起飞控制模式，而现在对于固定翼无人机的应急起飞控制研究较少。当应急起飞时，环境更加复杂多变，面临突风干扰的影响，速度变化剧烈，轨迹下沉明显，容易造成应急起飞无法完成。

目前固定翼无人机起飞控制研究较少，特别是舰面应急起飞控制器设计更是少有研究。固定翼无人机在离舰起飞阶段面临突风等外界干扰，容易造成下沉的趋势。姿态控制和速度控制现有方法主要以线性方法为主，该种控制方法具有以下缺点：

1.姿态控制器以PID控制方法为主，鲁棒性不强，当受到较为强烈的外界干扰时，控制效果不佳，容易造成剧烈的波动或无人机迅速下沉，影响起飞安全。

2.速度控制器主要以线性方法为主，一些非线性特征没有在控制器设计过程中进行考虑，容易造成速度控制效果不稳定。同时，起飞速度需要快速达到期望速度，而传统线性控制方法动态响应较慢，无法快速实现跟踪速度目标。

因此，应急起飞控制需要设计鲁棒性更强的起飞姿态控制器，速度控制效果更快的速度控制器，实现应急安全起飞。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种应急指挥控制固定翼无人机舰面紧急起飞控制方法，该应急指挥控制固定翼无人机舰面紧急起飞控制方法能提升控制器的抗外界干扰能力，快速、安全、稳定提升固定翼飞机起飞。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种应急指挥控制固定翼无人机舰面紧急起飞控制方法，包括起飞姿态控制和起飞速度控制。

起飞姿态的具体控制方法为：采用纵向鲁棒H_∞控制器对固定翼无人机的起飞姿态进行控制，也即将纵向鲁棒H_∞控制器的输出信号和海洋外部干扰信号同时作为固定翼无人机起飞动力学模型的输入；其中，纵向鲁棒H_∞控制器的输出信号为升降舵偏角，用于控制固定翼无人机起飞阶段的姿态角，实现对外界突风干扰的抑制，使固定翼无人机起飞阶段稳定上升。

起飞速度的具体控制方法为：采用速度控制器对固定翼无人机紧急起飞阶段的速度进行控制；速度控制器采用自适应非线性动态逆控制方法，速度控制器的输出信号为推力，控制对象为起飞速度；对推力进行控制以便达到理想起飞速度，使固定翼无人机安全起飞。

推力F_T满足如下计算公式：

其中，

z_V＝V_T-V_r