[發明專利]一種無人機動力系統起飛時工作狀態判斷及控制方法

有效

• 申請號: 202010987904.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112268707B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 吳偉偉;蔡永恒;邵彩婧;付義偉;李明新
• 申請（專利權）人: 彩虹無人機科技有限公司
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G05B13/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種無人機動力系統起飛時工作狀態判斷及控制方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)根據無人機正常狀態起飛離地速度V_ld和安全余量，設置預定判斷速度V_yp；

(2)通過實際滑跑試驗獲得無人機在不同機場海拔高度、跑道坡度、起飛重量、風速下到達對應預定判斷速度V_yp的時間T_sj，并基于得到的試驗數據辨識出適用于計算無人機到達預定判斷速度V_yp的時間T_yp的辨識模型；或建立飛行動力學模型并通過實際滑跑試驗數據修正飛行動力學模型，采用飛行動力學模型計算得到無人機在不同機場海拔高度、跑道坡度、起飛重量、風速下到達對應預定判斷速度V_yp的時間T_yp；

(3)將步驟(2)中得到的辨識模型或飛行動力學模型寫入飛行控制程序；無人機起飛時，利用飛行控制程序，根據已知的機場海拔高度、跑道坡度、起飛重量、風速實時計算出預定判斷時間T_yp；

(4)利用飛行控制程序自動比較無人機起飛時到達預定判斷速度V_yp的實際時間T_sj與飛行控制程序計算值T_yp：當T_sj不大于T_yp時，表示動力系統工作正常，無人機正常起飛；當T_sj大于T_yp時，飛行控制程序根據預先設置的許可誤差判斷是否在許可誤差范圍內，如在許可誤差范圍內，表示動力系統工作正常，無人機正常起飛，如在誤差范圍外，表示動力系統故障，飛行控制程序自動發出指令終止起飛；

所述步驟(2)中，通過實際滑跑試驗得到辨識模型的方法如下：

2.1)在無人動力系統正常的情況下，在至少2個不同海拔機場分別測試多組滑跑試驗，在同一機場根據不同起飛重量分成多組進行滑跑測試試驗，每組試驗無人機保持相同的油門、俯仰通道進行滑跑試驗，記錄機場海拔和跑道的坡度值以及每次試驗滑跑過程中的風速值；

2.2)利用遺忘因子遞推最小二乘算法對模型對象參數進行參數辨識，得到辨識模型；

辨識模型如下：

V_yp＝k₀+k₁T_yp+k₂W+k₃θ+k₄H+k₅G；

其中，V_yp為預定判斷速度，k₀、k₁、k₂、k₃、k₄、k₅分別為模型對象參數，W為風速，θ為跑道坡度，H為機場高度，G為起飛重量。

2.根據權利要求1所述的一種無人機動力系統起飛時工作狀態判斷及控制方法，其特征在于：若正常狀態起飛離地速度V_ld≥30m/s，預定判斷速度V_yd的取值為按比例系數乘以正常狀態起飛離地速度V_ld，比例系數的取值范圍為0.6～0.8；

若正常狀態起飛離地速度30m/s＞V_ld＞20m/s，預定判斷速度V_yd的取值為按比例系數乘以正常狀態起飛離地速度V_ld或正常狀態起飛離地速度V_ld減去固定值b；

若正常狀態起飛離地速度V_ld≤20m/s，預定判斷速度V_yd的取值為：正常狀態起飛離地速度V_ld減去固定值b。

3.根據權利要求2所述的一種無人機動力系統起飛時工作狀態判斷及控制方法，其特征在于：所述預定判斷速度V_yd根據需要取0海拔對應的速度，或取一組對應不同空氣密度的數組。

4.根據權利要求1所述的一種無人機動力系統起飛時工作狀態判斷及控制方法，其特征在于：所述許可誤差范圍根據T_yp按設定的比例確定或取固定值。