[發明專利]一種無人機自主駛入駛出控制方法

在審

• 申請號: 201710852621.6
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107544530A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 朱家興;韓英華;王允輝;曹正禮
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙)11526
• 代理人: 高原

技術領域

本發明屬于無人機控制技術領域，尤其涉及一種無人機自主駛入駛出控制方法。

背景技術

無人機采取的傳統起飛/回收方式是：無人機由人工牽引至起飛線并對準主跑道中心線；無人機著陸后在主跑道自動停機，由人工牽引回停機坪。但是隨著人們對無人機自主能力要求的不斷提升，自主駛入/駛出能力是無人機技術發展的必然方向。在某些時段，機場進駐飛機較多，主跑道資源使用緊張，若專門為無人機安排牽引車輛將飛機拉進/拉出并對準跑道，必將占用更多的機場資源，機場主跑道利用效率將受到較大影響。

目前，我國在無人機自主駛入(沿預定復雜軌跡由停機坪自動滑行至起飛線)/駛出(著陸后由跑道自動滑行至停機坪)方面的研究才剛剛起步，有關四點式起落架布局無人機自主駛入/駛出的設計技術尚屬空白。

發明內容

本發明的目的是提供一種無人機自主駛入駛出控制方法，用于解決無人機在駛入駛出過程中實現自主駕駛。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種無人機自主駛入駛出控制方法，所述無人機自主駛入駛出控制方法應用于四點式起落架布局無人機，所述控制方法包括：

建立無人機地面滑行軌跡；

控制律根據地面滑行軌跡解算得到作用于操作效應器的側偏指令；

操作效應器根據側偏指令控制無人機跟蹤滑行軌跡并自主行駛。

進一步的，所述地面滑行軌跡包括至少一直線軌跡和至少一圓弧軌跡，直線軌跡和圓弧軌跡連接于停機坪和跑道。

進一步的，所述操作效應器包括獨立控制左前輪和右前輪轉彎的轉彎操作效應器、用于控制無人機轉彎方向的方向舵效應器及用于控制主輪差動剎車的糾偏操作效應器；所述轉彎操作效應器用于無人機低、中速滑行時控制，所述方向舵效應器用于無人機高速滑行控制，以及糾偏操作效應器用于轉彎操作效應器及方向舵效應器失效或控制偏轉過大時對無人機進行糾偏控制。

進一步的，所述控制律包括用于解算軌跡控制所需偏航操縱力矩的核心控制律及用于將操縱效能分配給各操縱效應器的操作效能分配控制律，操作效能分配控制律接收核心控制律輸出偏航操縱力矩及預偏角度。

進一步的，所述核心控制律采用“側偏+航向”的糾偏控制結構，其控制過程為：

首先獲得航向指令；

之后將所述航向指令與飛機當前航向和軌跡航向綜合后，引入偏航角速度最終得到糾偏控制所需的偏航操縱力矩。

進一步的，所述操作效能分配控制律控制過程為：

根據核心控制律輸出的偏航操縱力矩需求將其并分配給前輪轉彎、方向舵和主輪差動剎車，分配方法為：低速、中速階段糾偏以前輪轉彎為主，高速階段糾偏以方向舵為主；當前輪轉彎或方向舵效能不足或失效，或側偏過大時，使用主輪差動剎車。

進一步的，左右前輪偏轉角度的協調關系為：

向左偏轉時，外側的右前輪與內側的左前輪關系

向右偏轉時，外側的左前輪與內側的右前輪關系

上式中：α_L為左前輪偏轉角度；α_R為右前輪偏轉角度；L_mn為前主輪距；L_n為前輪距。

進一步的，預偏角度為內側的前輪偏轉角度，其具體為：

上式中：nws_pre為前輪預偏角度；R為轉彎半徑；L為無人機重心到主輪連線的距離。

本發明的無人機自主駛入駛出控制方法的有益效果是：通過應用于四點式起落架布局無人機自主駛入/駛出軌跡精確跟蹤控制，可以減少無人機在跑道上的停留時間，提高跑道的利用率和無人機的自主等級，便于部隊使用，提高作戰效能。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。

圖1為本發明的控制律結構原理圖。

圖2為本發明的核心控制律原理圖。

圖3為本發明的操縱效能分配控制律原理圖。

圖4為本發明的向左轉彎運動示意圖。

圖5為本發明的駛入階段軌跡跟蹤。

圖6為本發明的駛入階段飛機參數和操縱效應器輸出。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。

本發明提供一種適用于四點式起落架布局的無人機自主駛入駛出控制方法，其控制方法包括：

首先建立無人機地面滑行軌跡；