[发明专利]一种双发油动变桨距多旋翼飞行器的飞行控制方法

说明书

本发明公开了一种双发油动变桨距多旋翼飞行器的飞行控制方法，包括姿态增稳控制和定高控制，其中：所述姿态增稳控制采用油门控制转速、总距控制姿态的方式；所述定高控制采用总距控制高度或转速控制高度。本发明解决了两个发动机工作输出特性不一致导致无人机震荡轰油门的问题，在此基础上对无人机进行增稳和定高控制，经试验，控制效果良好。

技术领域

本发明属于油动飞行器的发动机控制和飞行控制技术领域，具体涉及一种双发油动变桨距多旋翼的飞行控制方法。

背景技术

多旋翼飞行器可以定点悬停，任意改变飞行方向，在航拍、农业植保、军用侦查等行业有着广泛的应用，近年来受到研究人员的密切关注。目前多旋翼飞行器主要以电机驱动为主，电机转速恒定姿态控制较为简单，但是存在诸多缺点：任务载荷小，续航时间短，抗风能力差等，在很大程度上限制了多旋翼飞行器的使用范围。

以燃油为动力的多旋翼具有较大的起飞重量，抵抗外界干扰性能较好；发动机也可以提供足够的动力，载重力大幅提升，可以用于载人、运输货物；同时续航时间取决于油箱的体积，可以根据任务需要在一定范围内更换油箱，受限因素较少，但油动多旋翼弥补了电动多旋翼诸多缺点的同时引入了新的问题，如发动机输出不稳定，控制响应较慢跟随性差等。

发明内容

本发明的目的是提供一种双发油动变桨距多旋翼飞行器的飞行控制方法，以解决两个发动机工作输出特性不一致导致无人机震荡轰油门的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双发油动变桨距多旋翼飞行器的飞行控制方法，其特征在于：包括姿态增稳控制和定高控制，其中：

所述姿态增稳控制采用油门控制转速、总距控制姿态的方式；

所述定高控制采用总距控制高度或转速控制高度。

所述姿态增稳控制中，姿态控制率采用姿态环+角速率环的控制结构。

所述姿态增稳控制中，首先根据多旋翼飞行器的尺寸，计算电机分配量，计算得到各通道电机分配系数。

所述姿态增稳控制中，在前后两个发动机油门控制的舵机中引入俯仰操纵变化量作为前馈补偿量。

所述姿态增稳控制包括如下步骤：

(1)旋翼转速测定：

在发动机传动轴安装霍尔传感器，在一个测速周期内，通过霍尔传感器得到完整脉冲的计数值，同时测量每个脉冲的周期，利用一个周期内的多个脉冲值求平均得到一个脉冲周期的均值；

在一个测速周期到时，读取当前脉冲周期已测量的时长，计算占当前脉冲周期的比例，得到非完整脉冲值μ，下一周期再测量剩下的非完整脉冲，下一周期测到的完整脉冲个数应该加上(1-μ)，最终得到旋翼转速；

(2)转速线性化、桨距标定：

将飞控计算输出的总距控制信号pwm与发动机转速设定为线性关系；通过实际测试找到飞行器悬停时的最佳桨距和发动机转速，并保证飞行器飞行过程中不会出现0桨距的情况；

(3)飞行器航向漂移：

采用双GPS组合定向方法，利用载波相位解算实现精确定向；

(4)发动机定转速控制：

采用发动机转速反馈和前馈补偿的复合控制结构。

所述步骤(2)具体包括如下步骤：

第一步，根据桨距的最小值和最大值预估初始桨距通过地面系留动态测试飞行器在发动机启动处于怠速状态的转速n₀和在飞行器悬停时的桨距M_τ及发动机转速n_s；