[发明专利]一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法

权利要求书

1.一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用增稳系统改善飞行器的静稳定性和动稳定性；

(2)在迎角与侧滑角增稳的基础上，设计飞翼无人机的姿态角控制回路；

(3)用极点配置的策略，确定迎角增稳的控制增益与俯仰角速率控制增益。

2.根据权利要求1所述的一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，使用增稳系统改善飞行器的静稳定性和动稳定性的具体过程为：在升降舵控制通道引入迎角反馈，实现纵向静稳定性由静不稳定变成静稳定，在副翼舵与方向舵分别引入侧滑角信号，飞翼无人机滚转静不稳定改变成滚转静稳定，将偏航静不稳定改变成偏航静稳定。

3.根据权利要求1或2所述的一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，通过增稳系统根据升降舵引入迎角信号增稳原始数学公式，得到升降舵气流角反馈形式，具体如下：

通过副翼舵引入侧滑角信号增稳原始数学公式，得到副翼舵气流角反馈形式，具体如下：

通过方向舵引入侧滑角信号增稳原始数学公式，得到方向舵气流角反馈形式，具体如下：

其中，δ_E、δ_A、δ_R分别为升降舵偏转角度、副翼舵偏转角度及方向舵偏转角度，P、Q、R分别为滚转角速率、俯仰角速率及偏航角速率，α、β为迎角信号与侧滑角信号，K分别为各物理量对应的比例系数。

4.根据权利要求3所述的一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法，其特征在于，根据通过增稳系统根据升降舵引入迎角信号增稳原始数学公式，得到升降舵气流角反馈形式的具体过程如下：

升降舵引入迎角信号的原始公式为：Δδ_E＝K_αΔα+K_EΔW_E

副翼舵引入侧滑角信号的原始公式为：Δδ_a＝K_βΔβ+K_βΔW_a

方向舵引入侧滑角信号的原始公式为：Δδ_r＝K_βΔβ+K_βΔW_r

其中ΔW_E为驾驶杆指令，K为物理量的比例系数。驾驶杆可操纵升降舵，即可将K_EΔW_E视为原始升降舵偏转则K_EΔW_E＝δ_E1，利用角速率环比例控制那么可得出升降舵的反馈形式

同理，可得出副翼舵、方向舵引入侧滑角信号的公式为

5.根据权利要求1或2所述的一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在迎角与侧滑角增稳的基础上，设计飞翼无人机的姿态角控制回路的具体过程为：在完成迎角侧滑角增稳之后，为了实现姿态角即滚转角与俯仰角的精准控制，其内环采用纯角速率控制策略。

6.根据权利要求5所述的一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法，其特征在于，所述内环纯角速率的控制策略为：

其中，Q_g为俯仰角速率给定信号，P_g为滚转角速率给定信号，分别为积分项对应的控制参数。

7.根据权利要求1或2所述的一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用极点配置的策略，确定迎角增稳的控制增益与俯仰角速率控制增益，具体内容为：姿态控制环采用滚转角、俯仰角的比例控制，实现对滚转角、俯仰角的无静差控制。

8.根据权利要求1或2所述的一种三轴静不稳定飞翼无人机姿态角控制方法，其特征在于，所述姿态控制环对滚转角、俯仰角的控制策略为：

分别控制俯仰角偏差θ-θ_g、滚转角偏差φ-φ_g使之满足控制响应无静差控制；

其中，θ、φ分别为俯仰角与滚转角信号，θ_g、φ_g分别为俯仰角指令给定与滚转角指令给定，分别为对应的比例系数。