[发明专利]一种小展弦比飞翼无人机抗侧风着陆的控制方法

说明书

本发明公开了一种小展弦比飞翼无人机抗侧风着陆的控制方法，包括以下步骤：a,航向增稳与控制，航向增稳和一般航向增稳不同的是侧滑角到阻力方向舵的反馈带有一个清洗网络F1；b,侧向偏离控制，采用PID控制器，侧风存在时，控制器通过其中的积分环节逐渐建立起一个滚转角；c,滚转角控制，在1.5m高度，主轮接地前通过转换开关S1将横向控制由侧向偏离控制转换为滚转角控制。通过滚转角、以及侧向偏离控制转换为滚转角控制、使得小展弦比飞翼无人机在侧风着陆时，在接近地面时，机头快速对准跑道，有利于侧风着陆，仍然能够自动安全着陆。

技术领域

本发明属于无人机飞行控制技术领域，具体涉及一种小展弦比飞翼无人机抗侧风着陆的控制方法。

背景技术

着陆抗侧风控制是无人机自主着陆技术的关键技术之一，常规布局无人机侧风着陆时一般采用无侧滑方式，即下滑阶段采用机头偏离跑道方向对准来流方向，在接近地面时，进行抗偏流控制，快速摆正机头使机头对准跑道。由于飞翼布局飞机，特别是小展弦比飞翼飞机，航向操纵能力弱，若仍然采用上述方式，在接近地面时，机头难以快速对准跑道，侧风着陆过程不理想。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种小展弦比飞翼无人机抗侧风着陆的控制方法，能够是无人机接近地面时可以快速滚转改平，使得主轮基本同时接地，自动安全着陆。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种小展弦比飞翼无人机抗侧风着陆的控制方法，特征在于：包括以下步骤：

a,航向增稳与控制，航向增稳和一般航向增稳不同的是侧滑角到阻力方向舵的反馈带有一个清洗网络F1, 飞行控制中引入侧滑, 消除耦合信号带来的不利控制影响，在反馈过程中应用清洗网络对信号进行滤波处理,公式如下：

Dr=K_r*r+F1*K_β*β+[K_ψ*△ψ+K_ψ’*∫△ψdt]

其中，Dr：方向舵出舵，r：偏航角速率，β：侧滑角，ψ：偏航角，F1:清洗网络，滤波架构为s/（Ts+1），K：控制参数，△ψ：偏航角与给定差值，d：偏移弧度，t：偏移时间。

b,侧向偏离控制，采用PID控制器，侧风存在时，控制器通过其中的积分环节逐渐建立起一个滚转角，在侧向偏离控制过程中，控制回路分为空中控制和近道面控制两种模态，以高度传感器为判断条件进行模态转换。空中抗风增稳控制，在飞翼布局无人机中以侧偏及侧偏移速度为主要控制输入，以差动副翼为输出，进行控制抗风平稳飞行控制，公式如下；

φ_g=K*[K_Dy*Dy+K_ydot*Dydot+K_Dy’*∫Dydt]

Da=K_φ*△φ+K_p*p

其中，Da：副翼出舵，Dy：侧偏移量，Dydot：侧偏移速度，K：控制参数，φ_g：滚转角给定，φ：滚转角，p：滚转角速率，△φ：滚转角与给定差值，K_Dy风速：

c,滚转角控制，在1.5m高度，主轮接地前通过转换开关S1将横向控制由侧向偏离控制转换为滚转角控制，继续引入侧偏将会引发翼尖触地，地效引起的横向不稳定等着陆风险。因此，此时无人机控制系统切除侧偏控制保持翼平状态准备着陆，公式如下：

Da=K_φ*△φ+K_p*p，φ_g=0°

其中，K：控制参数，φ_g：滚转角给定，φ：滚转角，p：滚转角速率，△φ：滚转角与给定差值。

上述步骤a中所述侧滑角的角度为5°。