[發明專利]一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法

有效

• 申請號: 201510933267.0
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN106873606B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 田貝;聞子俠;張向虎;鹿雪玲
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第六一八研究所
• 主分類號: G05D1/04
• 分類號: G05D1/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明屬于無人機高度控制技術，具體涉及一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法。本發明包括一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法。本發明通過融合當前無人機的飛行高度、飛行狀態以及無人機接收到的高度指令等信息，經過基于非線性滯環的高度模態切換邏輯和指令解算，計算出高度控制指令，控制無人機的飛行高度快速跟蹤到目標高度，使無人機具備在不同飛行狀態實時下響應高度指令和快速跟蹤到指令高度的能力。

技術領域

本發明屬于無人機高度控制技術，具體涉及一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法及實現。

背景技術

無人機在高空的工作方式為高度控制，即跟蹤高度指令，當無人機的當前飛行高度與高度指令相差較大時，無人機以高度控制模態跟蹤高度指令所需要得時間較長。一般無人機的高度控制的升降速度能力為6m/s，當高差為60m需要10s的調節時間，若無人機采用俯仰角表速模態的方式，一般無人機的表速控制在升降速度方向上的調整能力為大于等于15m/s，則60m的高差僅需4s。但無人機只能用高度控制的方式來定高飛行，所以當無人機當前飛行高度接近高度指令后又需要切換至高度控制模態對高度指令進行微調。

發明內容

本發明提出了一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法及這種方法的軟件實現流程。通過對無人機在不同高度差下的控制模態的切換，解決了無人機對高度指令進行快速響應的技術問題。

本發明提供一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法，具體步驟如下：

步驟1：高度指令跟蹤模塊接收高度測量值、高度指令、飛行狀態信息；所述飛行狀態信息包括：平飛、下降、爬升；

步驟2：高度指令跟蹤初始化，判斷是否是第一拍進入高度控制模態，如果是第一拍，進行高度指令跟蹤初始化；如果不是，則執行高度控制模態切換邏輯，生成控制模態字；

步驟3：根據控制模態字執行相應的高度指令計算；

步驟4：向升降舵輸出高度指令。

上述步驟2中所述的高度指令跟蹤初始化具體步驟如下：

A:計算第一拍的高度差DH，DH是指高度指令和實際高度的差；

B:如果第一拍高度差DH大于DH0，則將高度控制模態字置為俯仰角表速控制；否則，執行第三步。DH0表示最大的高度差絕對值；

C:如果第一拍高度差DH小于-DH0，則將高度控制模態字置為俯仰角表速控制；否則，執行D；

D:如果第一拍高度差DH大于-DH0，則將高度控制模態字置為高度控制。

步驟2中所述的高度控制模態切換邏輯，具體步驟如下：

A：計算連續四拍的高度差DH；

B：如果高度差DH連續4拍小于-DH0m,則調度俯仰角表速控制；

C：如果高度差DH連續4拍大于DH0m,則調度俯仰角表速控制；

D：如果高度差DH連續4拍大于–DH0m并且小于-DH1m，需根據此時無人機的飛行狀態分別處理：如果此時為無人機的飛行狀態為平飛，那么調度高度控制；否則，調度俯仰角表速控制。所述DH1表示最小的高度差絕對值，DH1<DH0；

E：如果高度差DH連續4拍大于–DH1m并且小于DH1m，調度高度控制；

F：如果高度差DH連續4拍大于DH1m并且小于DH0m，需根據此時無人機的飛行狀態分別處理：如果此時為無人機的飛行狀態為平飛，那么調度高度控制；否則，調度俯仰角表速控制。