[發明專利]一種復合翼無人機進近過程的協調控制方法

有效

• 申請號: 201810601366.2
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108958271B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 蒙志君;房弋博;周堯明;陳俊鋒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種復合翼無人機進近過程的協調控制方法，其特征在于：該方法將進近過程在時序上分為自然減速段、動態減速段、距離減速段和位置控制段，當無人機剛進入進近段時，首先進入自然減速段，直到空速v_a、地速v_g同時不大于失速空速v_l后進入動態減速段，當地速v_g不大于四旋翼巡航空速v_q時退出動態減速段，進入距離減速段，直到飛機距離目標航點水平投影距離不大于固定距離L₁時，退出距離控制段，進入位置控制段；各段執行不同的協調控制分配策略；

所述的自然減速段執行如下控制策略：(1)、固定翼系統油門關閉；(2)、四旋翼系統僅進行高度控制，不進行姿態控制，固定翼系統用于控制姿態；(3)、飛機不進行位置控制和速度控制，僅控制地速矢量方向，即地速期望大小為當前地速大小，地速期望方向為飛機進入進近段初始時刻位置指向目標航點矢量方向的水平投影；(4)、副翼除控制滾轉角外，還會同時向下偏轉用作擾流板以輔助減速，與滾轉姿態控制輸出量疊加；(5)、自然減速段退出條件為空速v_a、地速v_g同時不大于失速空速v_l；

所述的動態減速段執行如下控制策略：(1)、飛機不進行位置控制，速度控制作為最外環控制器；(2)、該段飛機地速期望為當前周期地速減去一定值,地速期望方向為飛機進入進近段初始時刻位置指向目標航點矢量方向的水平投影；(3)、固定翼系統油門在減速過快時介入輔助控制，用以避免飛機俯仰姿態的異常；(4)、四旋翼系統的高度控制器為分條件的阻尼控制；(5)、該段四旋翼系統和固定翼系統均參與控制；(6)、該段副翼用作擾流板輔助減速控制器參加控制；(7)、動態減速段不通過X型四旋翼斜對側電機差動直接控制航向，而通過俯仰滾轉控制地速矢量方向的方法間接控制航向；(8)、四旋翼系統俯仰、滾轉通道姿態正常控制；(9)、動態減速段的退出條件為地速降至四旋翼巡航空速v_q；

所述的距離減速段執行如下控制策略：(1)、飛機不進行位置控制，固定翼系統不參與控制，僅四旋翼系統參與控制；(2)、根據當前地理坐標距下一目標航點的水平面投影距離進行減速，地速期望大小與該距離正相關，地速期望方向為飛機當前位置指向目標航點矢量方向的水平投影；(3)、距離減速段退出條件為距離最終垂直降落航點固定距離L₁以內，L₁根據具體的飛機減速特性選取；(4)、該段四旋翼系統高度和姿態均正常控制；

所述的位置控制段執行如下控制策略：(1)、固定翼系統關閉，僅四旋翼系統參加控制；(2)、將水平位置期望作為最外環控制期望，位置期望為當前位置基礎上進行地速期望積分累加；(3)、該段四旋翼系統高度和姿態均正常控制；(4)、位置控制段結束條件為飛機到達垂直降落點上方。