[发明专利]一种无人直升机航向补偿航线过渡的方法

说明书

本发明涉及一种无人直升机航向补偿航线过渡的方法，在无人直升机进行偏转过程中，横向通道采用侧向零速度保持控制，航向通道采用偏航角速率保持控制，以及由包含航向补偿量的航向偏差产生偏航角速率指令，根据实时侧偏、当前飞行速度对应的偏航角速率上限和航向补偿量门限确定航向补偿量，进而得到偏航角速度指令和滚转角指令，使得当直升机由于扰动导致转弯时转动过快，航向补偿机制将给以一个减缓转动的补偿作用，当直升机由于扰动导致转弯时转动过慢，航向补偿机制会持续给出航向补偿指令，直升机继续完成转弯，直到飞机航向偏差及其侧偏满足要求。通过侧偏对航向进行修正，使得无人直升机能准确跟踪目标航线，实现航线的精确跟踪控制。

技术领域

本发明属于无人直升机控制技术领域，尤其涉及一种无人直升机航向补偿航线过渡的方法。

背景技术

常规气动布局的无人直升机飞行速度小，能以小速度完成包括航线跟踪、协调转弯等飞行任务。在协调转弯时飞行速度越小，航向静稳定性越弱，对风扰动的抑制能力越弱。目前国内对无人直升机协调转弯控制的研究尚不成熟。采用类似固定翼的圆弧航线跟踪控制方法会引起较大的滚转坡度及侧滑，降低无人直升机的安全性能。

发明内容

本发明的主要目的是为了有效提高无人直升机协调转弯控制的安全性，同时保证航线飞行的跟踪精度，实现基于航向补偿的无人直升机航线飞行控制方法，在去除固有的圆弧航迹跟踪方法的基础上，通过设计航向通道的补偿机制完成航线过渡。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无人直升机航向补偿航线过渡的方法，在无人直升机进行偏转过程中，横向通道采用侧向零速度保持控制，航向通道采用偏航角速率保持控制，以及

由包含航向补偿量的航向偏差产生偏航角速率指令，根据实时侧偏、当前飞行速度对应的偏航角速率上限和航向补偿量门限确定航向补偿量，进而得到偏航角速度指令和滚转角指令，使得当直升机由于扰动导致转弯时转动过快，航向补偿机制将给以一个减缓转动的补偿作用，当直升机由于扰动导致转弯时转动过慢，航向补偿机制会持续给出航向补偿指令，直升机继续完成转弯，直到飞机航向偏差及其侧偏满足要求。

进一步的，横向通道控制结构为：

δ_a＝δ_{a_in}+δ_{a_out}+δ_{a_trim}

Vy_g＝Vy_cmd

上式中，δ_a为横向周期变距，δ_{a_in}为内环控制量，δ_{a_out}为外环控制量，δ_{a_trim}为平衡状态下的横向周期变距，为侧向速度比例增益，为侧向速度积分增益，为侧向加速度增益，为滚转角速率控制增益，为滚转角控制增益，P为滚转角速率，Phi为滚转角；

侧向加速度指令Ay_cmd＝R_gV_x，R_g为航向通道实际偏航角速率指令，V_x为纵向速度；

滚转角指令Phi_cmd＝Phi_turn+Phi_trim，Phi_trim为直飞时滚转角配平值，Phi_turn为转弯时的滚转角指令，且Phi_turn＝atan(R_gV_x/g)，侧向速度V_y＝V_xsindPsi，侧向速度指令Vy_cmd＝0。

进一步的，航向通道控制结构如下：