[发明专利]一种飞翼布局无人机增稳控制方法

说明书

本发明涉及无人机飞翼布局技术领域，尤其涉及一种飞翼布局无人机增稳控制方法，包括在无人机的两个机翼上布设八个舵面，并在每个机翼上设置一条舵面偏转虚拟线，所有舵面可沿对应的舵面偏转虚拟线上偏和下偏；以横航向直线轨迹跟踪控制模态为基础，设计无人机控制器的控制律。本技术方案为针对飞翼布局无人机的航向增稳控制解耦设计，能够解决飞翼无人机航向发散的问题，且相对对于现有控制方法而言，本技术方案快速、稳定、实用。

技术领域

本发明涉及无人机飞翼布局技术领域，尤其涉及一种飞翼布局无人机增稳控制方法。

背景技术

飞机气动布局是指飞机外形构造和大部件的布置形式，包括机翼、机身、进气道等空气动力直接相关的部件的位置和形状。飞机气动布局根据翼面可分为常规布局、鸭式布局、无尾布局、三翼面布局和飞翼布局，其中，飞翼布局作为气动布局一体化设计的最佳选择，具有气动力效率高、升阻比大，且雷达反射截面积小，隐身性能好等优点。飞翼布局无人机，翼身融为一体的设计使其浸润面积比常规布局的飞机减小了33％，飞机整体成为一个升力面，获得了更大的升阻比，减小了油耗，增加了航时，另外，由于其采用了高度翼身融合技术，具有良好的雷达隐身性能，因此，飞翼布局无人机凭借自身特点成为无人机研究和发展的热门。目前的飞翼布局还存在一系列的难题，其中最明显的就是：由于无垂尾，且方向舵一般采用对开式阻力方向舵，容易导致滚转和偏航通道之间发生明显耦合，这样就是的飞机控制系统在单通道设计前需要进行控制，而该控制便为一大难题。

具体的，由于飞翼布局是一种无尾的气动布局形式,以往的研究经验表明，飞翼布局无人机存在稳定性不足,操纵面不便设置，纵向和航向静不稳定或静稳定性不足的特点。虽然采用飞翼布局能够大幅提升无人机的气动特性，然而其纵向操纵力臂短，使得升降舵容易出现饱和现象，偏航方向静稳定性差，在横侧向中如果出现较为明显的侧滑，使得各通道之间的耦合更为严重，进一步增加了飞行控制的难度。

目前，对于飞翼布局无人机的控制研究出现了很多的方法，例如自适应控制方法、非线性动态逆控制等等，取得了一些很好的控制效果，控制指标都能够达到设计指标，但是在实际飞行的工程应用中，像上述的一些现代的先进控制方法很难应用到实际飞行中，还仅仅停留在理论研究，对于工程应用缺少实践证明，主要有两个原因：一是现代控制方法无法进行工程的验证，无人机飞行参数的物理关系无法得到证明；二是飞翼布局无人机工程上造价太高，成本太大，现代控制方法应用到飞翼布局无人机时，风险太大。

发明内容

本发明针对上述存在的一些技术难点，提出了一种飞翼布局无人机增稳控制方法，针对飞翼布局横航向静不稳定的特点，对无人机航向进行增稳控制，并使用一款飞翼布局无人机进行了实际试飞验证，得出此控制方法的正确性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种飞翼布局无人机增稳控制方法，其特征在于：包括控制舵面分配和设置控制率；

所述控制舵面分配：在无人机的两个机翼上布设八个舵面，并在每个机翼上设置一条舵面偏转虚拟线，偏转虚拟线并非实体线，其只一条确定舵面安装位置的虚拟直线，即，八个舵面分别为沿左侧机翼上的舵面偏转虚拟线，从内到外依次间隔设置的左侧升降舵L1、左侧副翼L2、左内侧差动式方向舵L3和左外侧差动式方向舵L4，以及沿右侧机翼上的舵面偏转虚拟线，从内到外依次间隔设置的右侧升降舵R1、右侧副翼R2、右内侧差动式方向舵R3和右外侧差动式方向舵R4；所有舵面可沿对应的舵面偏转虚拟线上偏和下偏。在本技术方案中，飞翼布局无人机没有垂尾，所有的控制舵面只能放在机翼上，对于航向的控制需要通过舵面偏转产生阻力，阻力乘以力臂形成偏航力矩改变飞机航向，经试验得知，如果方向舵(包括L3、L4、R3、R4)靠近机翼内侧(即靠近无人机机体的位置)设置，力臂较短，产生的偏航例句效率低，产生同样的偏航力矩需要更大的舵面偏转角度，而舵面偏转角度越大，不利于飞行，因此将方向舵设置于靠近机翼翼尖的一端。