[发明专利]一种无人自转旋翼机降落控制方法

权利要求书

1.一种无人自转旋翼机降落控制方法，其特征在于步骤如下：

(1)无人自转旋翼机开始降落时平飞高度为H_i，从平飞航线切入下滑航线，捕获下滑轨迹线，转入着陆下滑模式，开启高度控制，空速控制保持开启，给定第一下滑轨迹角指令γ₁；

(2)下滑至第一预置离地高度H_e时，开始第一次拉起，高度控制保持开启，给定第一俯仰角指令α₁，关闭空速控制，开启下沉率P控制，油门降至怠速；

(3)下滑至第二预置离地高度H_l时，开始第二次拉起，给定第二下滑轨迹角指令γ₂和第二俯仰角指令α₂，根据高度误差生成下沉率控制指令，保留高度积分得到的油门开度；

(4)当俯仰角大于设定值或下沉率大于设定值或高度小于设定值时，则开启下沉率PI控制；

(5)下滑至第三预置离地高度H_j时，给定第三下滑轨迹角指令γ₃和第三俯仰角指令α₃；

(6)判断空速是否小于设定值，或下沉率是否大于设定值，若是，则给定第一下沉率指令V_y1，同时前轮转向对准速度方向；否则，给定第二下沉率指令V_y2，同时前轮转向对准速度方向；

(7)下滑至第四预置离地高度H_k时，关闭高度控制，给定第三下沉率指令V_y3和第四俯仰角指令α₄；

(8)当触地开关触发或俯仰角小于设定值时，将前轮转向对准速度方向，进行纠偏控制；

(9)当地速小于设定值时，开启刹车，飞机停止，降落结束；

各阶段高度控制按照下式控制：

式中，H_g为某一待飞距X对应的离地高度，X₁为第一待飞距，X₂为第二待飞距，X₃为第三待飞距，X₄为第四待飞距；

其中，

X₁＝H_i/tanγ₁

X₂＝H_e/tanγ₁

待飞距X位于X₂和X₃之间时，采用指数拉起进行高度控制；

假设每瞬时，高度微分信号与高度信号h关系如下：

解上述微分方程得到高度随时间变化的函数h(t)：

式中，H₀为拉起初始高度，T为指数拉起曲线的时间常数；

拉起期间，速度V变化不大，因此得到高度随距离变化的函数h(l)：

式中，l为从拉起开始经过的实际距离，l＝Vt，

L＝VT

若拉起初始高度为15m，则指数拉起段的高度剖面给定信号H_g如下：

2.根据权利要求1所述的一种无人自转旋翼机降落控制方法，其特征在于：所述第一下沉率指令V_y1取值范围为-0.6m/s～-0.3m/s，第二下沉率指令V_y2取值范围为-0.2m/s～0m/s。

3.根据权利要求1所述的一种无人自转旋翼机降落控制方法，其特征在于：所述第一俯仰角指令α₁取值范围为-3°～-1°，第二俯仰角指令α₂取值范围为-2°～-0.5°，第三俯仰角指令α₃取值范围为-1°～0°。

4.根据权利要求1所述的一种无人自转旋翼机降落控制方法，其特征在于：所述第四预置离地高度H_k取值范围为0.5m～2m，第三下沉率指令V_y3取值范围为-0.3m/s～-0.1m/s，第四俯仰角指令α₄取值范围为2°～6°。