[发明专利]基于无人机总能量飞行控制方法和装置

说明书

本申请涉及一种基于无人机总能量飞行控制方法和装置。所述方法包括：构建无人机的总能量模型，根据总能量模型对应的总能量变化率，采用第一比例积分控制律得到推力对应的控制量，根据总能量模型，计算无人机的总能量分配率，根据期望总能量分配率和总能量分配率的差值，采用第二比例积分控制率律得到推力差动的控制量，采用粒子群算法，对第一比例系数、第一积分系数、第二比例系数和第二积分系数进行优化，根据优化后的第一比例系数、第一积分系数、第二比例系数和第二积分系数计算得到推力对应的控制量和推力差动的控制量，根据推力对应的控制量和推力差动的控制量进行无人机飞行控制。采用本方法能够快速对控制参数进行整定。

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，特别是涉及一种基于无人机总能量飞行控制方法和装置。

背景技术

飞机总能量控制系统(Total Energy Control System，TECS)是在20世纪80年代由Boeing公司提出。总能量控制系统作为一种全新的综合飞行/推力控制系统，具有结构简单和鲁棒性强的特点，已经在飞行控制领域显示出广阔的应用前景，但是，总能量控制系统需要整定的参数较多，依靠人工试凑难以得到最佳的控制效果。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决参数整定困难的基于无人机总能量飞行控制方法和装置。

一种基于无人机总能量飞行控制方法，所述方法包括：

构建无人机的总能量模型；

根据所述总能量模型对应的总能量变化率，采用第一比例积分控制律得到推力对应的控制量；所述第一比例积分的系数包括：第一比例系数和第一积分系数；

根据所述总能量模型，计算所述无人机的总能量分配率；所述总能量分配率为所述无人机势能和动能的比；

根据期望总能量分配率和所述总能量分配率的差值，采用第二比例积分控制率律得到推力差动的控制量；所述第二比例积分的系数包括：第二比例系数和第二积分系数；

采用粒子群算法，对第一比例系数、第一积分系数、第二比例系数和第二积分系数进行优化；

根据优化后的第一比例系数、第一积分系数、第二比例系数和第二积分系数计算得到所述推力对应的控制量和所述推力差动的控制量；

根据所述推力对应的控制量和所述推力差动的控制量进行无人机飞行控制。

在其中一个实施例中，还包括：根据无人机的动能和势能，构建无人机的总能量为：

其中，m表示无人机质量，g表示重力加速度，h表示无人机当前高度，V表示无人机的当前速度；

根据所述总能量，计算无人机无量纲化的总能量变化率为：

其中，表示总能量变化率，表示高度变化率，表示速度变化率；

根据所述总能量和所述总能量变化率，得到无人机总能量模型。

在其中一个实施例中，还包括：根据所述总能量模型对应的总能量变化率，采用第一比例积分控制律得到推力对应的控制量为：

其中，T_c表示推力对应的控制量，K_TP表示第一比例系数，K_TI表示第一积分系数，表示期望总能量变化率和所述总能量变化率的差值。

在其中一个实施例中，还包括：根据期望总能量分配率和所述总能量分配率的差值，采用第二比例积分控制率律得到推力差动的控制量为：