[发明专利]一种无人自转旋翼机降落控制方法

说明书

一种无人自转旋翼机降落控制方法，无人自转旋翼机开始着陆时，从平飞航线切入下滑轨迹线，并转入着陆下滑模式，保持预定的空速和第一下滑轨迹角，在下滑至第一预置离地高度时，高度控制保持开启，并给定第一俯仰角，关闭空速控制，开启下沉率控制，下滑至第二预置离地高度时，给定第二俯仰角和第二下滑轨迹角，保留高度积分得到的油门开度，至第三预置离地高度时，给定第三俯仰角和第三下滑轨迹角，至第四预置离地高度时，关闭高度控制，给定下沉率指令和第四俯仰角指令，判断主轮触地后，关闭发动机，前轮纠偏，逐步开启刹车，飞机停止，降落结束。本发明通过分段控制，逐步减速，实现无人自转旋翼机安全降落，同时具有较小的触地下沉率。

技术领域

本发明属于无人机飞行控制领域，具体涉及一种无人自转旋翼机降落控制方法。

背景技术

无人自转旋翼机是一种新型的旋翼类无人机，依靠前飞来流驱动旋翼自转产生升力，动力系统推力克服前飞阻力，具有结构简单、安全性高、经济性好等特点。

无人自转旋翼机的起降控制是飞行控制的关键部分，特别是降落控制，气动非线性强，技术难度较大。采用固定翼飞机降落控制策略容易降落失败，一是可能机身俯仰角拉起缓慢，前轮触地导致降落失败，另一种是机身俯仰角拉起过大，飞机失速，降落失败。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服了现有技术的不足，提供了一种无人自转旋翼机降落控制方法，用于无人自转旋翼机的降落控制。

本发明的技术解决方案是：

一种无人自转旋翼机降落控制方法，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，