[发明专利]无人直升机编队控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种无人直升机编队控制方法，以给定的长机飞行指令作为状态反馈输出跟踪的模型参考自适应飞控系统的输入，从而得到长机的飞行控制机构的控制输入量，并利用所得控制输入量对长机的飞行控制机构进行控制；同时，根据长机的实际飞行状态和僚机的实际飞行状态，计算出僚机相对于长机的相对位置误差，然后将相对位置误差输入编队保持控制器中，得到僚机的飞行指令；接着以僚机的飞行指令作为状态反馈输出跟踪的模型参考自适应飞控系统的输入，从而得到僚机的飞行控制机构的控制输入量，并利用所得到的控制输入量对僚机的飞行控制机构进行控制。本发明还公开了一种无人直升机编队控制系统。本发明可快速准确地实现无人直升机的编队飞行。

技术领域

本发明涉及航空航宇推进控制技术领域，尤其涉及一种无人直升机编队控制方法及控制系统。

背景技术

无人直升机是指通过无线电地面遥控飞行或者自主控制飞行的可垂直起降不载人飞行器，它具备垂直起飞、空中悬停以及前后左右飞行等特点。无人直升机的高机动性和轻便隐蔽性使得世界各国将其列为军事发展的一个重要内容，在军事战场中的用途十分广泛，主要包括军事侦察和和军事通信两个方面；在民用方面，主要应用于勘测、航拍、巡线、灭火救灾等方面。

无人直升机诸多的新特性如：垂直起降、空中悬停和侧飞后飞等使其在在控制方面与固定翼飞机存在着很大的差异，从而对飞控系统提出了更高的要求。对于无人直升机飞控系统的研究是以在保证飞机安全的前提下提升其飞行的性能为目的的。因此，性能优秀且设计简便的PID反馈控制一直作为无人直升机飞控系统设计的主要采用方法。

然而，无人直升机的模型参数不确定性对飞控系统的设计带来了很多技术上的难点。首先，无人直升机的数学模型复杂而且阶次高，飞控系统在内部参数变化要求下必须具有较强的稳定性和鲁棒性。其次，在产生不同模态之间切换情况下，飞控系统反应时间不能过长，要保证实时性。无人直升机在飞行时由于受到飞行环境的影响，其模型参数可能会产生不确定性，导致不能得到其精确的模型。如果根据已知的模型参数设计固定的控制增益，会使得无人直升机的自动驾驶仪控制系统难以工作在最优状态。因此，采用先进的控制方法设计无人直升机的自动驾驶仪控制系统对提高无人直升机的自主飞行能力有极大的作用。

此外，在无人直升机编队控制时，各僚机需要保持与长机的相对位置，这对于编队飞行来说非常重要。在编队飞行时，长机实时将自己的飞行状态传送给各架僚机，僚机在编队控制器的作用下，通过调整自身速度、高度、航向等保持与长机的相对位置。

综上，针对含有不确定性的无人直升机编队，目前尚未有行之有效的控制方案被公开。因此，有必要提出新的无人直升机编队控制方法，以快速准确地实现无人直升机在编队过程中编队队形的飞行控制效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种无人直升机编队控制方法，可快速准确地实现无人直升机在编队过程中编队队形的飞行控制效果。

本发明无人直升机编队控制方法，以给定的长机飞行指令作为状态反馈输出跟踪的模型参考自适应飞控系统的输入，从而得到长机的飞行控制机构的控制输入量，并利用所得到的控制输入量对长机的飞行控制机构进行控制；同时，根据长机的实际飞行状态和僚机的实际飞行状态，计算出僚机相对于长机的相对位置误差，然后将所述相对位置误差输入编队保持控制器中，得到僚机的飞行指令；接着以僚机的飞行指令作为状态反馈输出跟踪的模型参考自适应飞控系统的输入，从而得到僚机的飞行控制机构的控制输入量，并利用所得到的控制输入量对僚机的飞行控制机构进行控制。

根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：

一种无人直升机编队控制系统，包括：

状态反馈输出跟踪的模型参考自适应飞控系统，用于以给定的长机飞行指令作为输入，输出长机的飞行控制机构的控制输入量；以及，以僚机的飞行指令作为输入，输出僚机的飞行控制机构的控制输入量；