[發明專利]一種螺旋槳無人機發射過程反扭矩建模方法

有效

• 申請號: 202010001515.9
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111008488B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 安彬;楊俊鵬;王丹;李博;孟毛毛;肖佳偉;龐俊峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;西安愛生技術集團公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06F111/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種螺旋槳無人機發射過程的反扭矩建模方法，可根據無人機在發射過程中的捷聯慣導數據、發動機數據、舵機數據、氣動參數計算獲取無人機的滾轉力矩、反扭矩和反扭矩系數，得到無人機在發射過程中反扭矩的精確模型，進而建立更加準確的無人機動力學運動學的六自由度模型，并能為無人機發射過程飛行控制算法提供合理化的優化方案，保證無人機發射的穩定控制，提高發射安全。

技術領域

本發明涉及無人機飛行力學研究技術領域，尤其涉及一種螺旋槳無人機反扭矩建模方法。

背景技術

目前，螺旋槳無人機多采用地面發射架或箱式發射的方式，在發射和飛行過程中，螺旋槳隨發動機轉動，產生了與螺旋槳旋轉方向相反的扭矩，簡稱為反扭矩。反扭矩對無人機的飛行安全有較大的危害，尤其在發射過程中，反扭矩對無人機的作用影響很大，導致無人機產生較大的滾轉角，對反扭矩進行建模是對螺旋槳無人機進行穩定姿態控制的前提。目前尚未查到用于螺旋槳無人機反扭矩建模的相關專利，在現有技術中，無法對螺旋槳無人機實際發射過程中產生的反扭矩進行精確建模，通常用常值替代反扭矩大小，這樣建立的反扭矩模型不是真實可信的，無法驗證無人機發射過程中反扭矩對發射安全的影響。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種螺旋槳無人機發射過程反扭矩建模方法，能夠解決現有技術無法對螺旋槳無人機發射過程反扭矩建模的技術問題，能夠驗證反扭矩對無人機發射過程中滾轉角的變化和對無人機的飛行安全性能的影響，并對發射過程無人機飛行控制算法提供精確的數學模型。

技術方案

一種螺旋槳無人機發射過程反扭矩建模方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：根據無人機的捷聯慣導數據計算獲取無人機的飛行參數，具體如下：

根據無人機的捷聯慣導數據，計算獲取無人機速度V在地面坐標系下的軸向速度v_x、側向速度v_y、法向速度v_z：

v_z＝v_zn

其中，v_xn為無人機的北向速度，v_yn為無人機的東向速度，v_zn為無人機的天向速度，ψ₀為無人機的初始發射方位；

根據無人機的捷聯慣導數據和在地面坐標系下的軸向速度v_x、側向速度v_y、法向速度v_z，計算獲取無人機在機體坐標系下的軸向速度v_xb、側向速度v_yb、法向速度v_zb：

其中，θ為無人機的俯仰角、ψ為無人機的航向角、γ為無人機的滾轉角；

根據無人機速度V在機體坐標系下的軸向速度v_xb、側向速度v_yb、法向速度v_zb，計算獲取側滑角無人機的攻角

步驟2：根據無人機的捷聯慣導數據、舵機數據、氣動參數和步驟1中的飛行參數計算獲取無人機的滾轉力矩系數C_l和滾轉力矩M_l；