[发明专利]一种直升机无人化改装中的发动机自动控制方法

说明书

本发明涉及直升机无人化技术领域，具体为一种直升机无人化改装中的发动机自动控制方法，包括以下步骤：S1.使用多种类型数据源加滤波融合算法对直升机发动机进行转速采集；S2.对多组转速采集数据加权平均并计算得到发动机转速RPM_eng；S3.区分判断出直升机发动机的各工况；S4.在各工况下进行PID调参测试，得到相对应的PID参数；S5.在直升机发动机控制软件程序编写中，根据发动机软件控制科目和当前工况调用相对应的PID参数进行自动控制运算。本发明能够对直升机发动机转速进行准确、稳定并快速采集；能够根据当前执行科目和工况判断并调用对应工况的PID参数进行自动控制运算，从而实现直升机无人化改装的自动控制功能。

技术领域

本发明涉及直升机无人化技术领域，具体为一种直升机无人化改装中的发动机自动控制方法。

背景技术

在无人机控制领域，绝大多数研究集中在无人机的姿态控制、航线规划、障碍物规避等空中科目。对于中型（300kg）级别以上的无人直升机来说，世界范围内均采用对有人直升机进行无人化改装的方式进行研发。但有人直升机发动机启动流程相对微小型无人机复杂的多，要求经验丰富的驾驶员和地面人员配合才能完成。在为数不多的中型以上无人直升机研发过程中，普遍采用人工地面启动发动机的方式，由驾驶员手动/遥控控制发动机到离地状态，甚至进入悬停后，才由飞行控制计算机接管，进入无人控制阶段。

无人直升机由于成本控制和功能需求的限制，基本选用活塞式发动机，乃至二冲程发动机。直升机自身的复杂构造导致发动机的控制难度大，启动流程繁琐，对驾驶员经验依懒性较高。其具体控制的难点主要在于：

1.如何确保发动机转速采集的实时性与准确性；对于发动机控制来说，维持发动机转速在期望值是发动机控制的最主要的目标，因此发动机转速真实值的采集至关重要，一旦发动机转速采集严重失真，则必将导致直升机的坠毁；然而直升机自带的转速传感器数值跳动较大，通常需要驾驶员凭经验加以判断和修正如果直接用于PID控制，则极易诱发震荡；如果简单的用滤波算法加以平滑，则容易导致采集滞后；如果只有单一采集源，则无法保证关键数据的可靠性；

2.直升机发动机的工况通常分为冷车启动、热车启动、冷车怠速、热车怠速、旋翼结合/分离过程和全转速六种情况；这六种情况下发动机的工作性能差距大，在不同天气环境下的表现亦不一致，同样依赖于飞行员的经验，导致无法使用一套固定的PID参数进行控制；

3.直升机的无人化改装工作量大，技术难度高，如何搭建低成本又可靠的航电系统也是难点之一；

4.直升机从发动机启动，到最后降落关车，有多项发动机控制相关流程需要进行，如何通过机载软件和地面站指令的合理架构实现直升机真正意义上的无人化，是发动机控制软件开发的要点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直升机无人化改装中的发动机自动控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种直升机无人化改装中的发动机自动控制方法，包括以下步骤：

S1.使用多种类型数据源加滤波融合算法对直升机发动机进行转速采集；

S2.对步骤S1得到的多组转速采集数据加权平均并通过滤波函数计算得到发动机转速RPM_eng；

S3.利用传感器采集气缸头温度和大气环境温度，对比温度差判断当前状态为冷车或热车，通过发动机软件控制科目和发动机转速判断当前状态是怠速、结合、分离或全转速，进而区分判断出直升机发动机的工况为冷车怠速、热车怠速、旋翼结合/分离过程和全转速中哪一种；

S4.在步骤S3中各工况下进行PID调参测试，得到相对应的PID参数；