[發(fā)明專利]一種無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)起飛時(shí)工作狀態(tài)判斷及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010987904.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN112268707B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳偉偉;蔡永恒;邵彩婧;付義偉;李明新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 彩虹無人機(jī)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01M15/14
• 分類號(hào): G01M15/14;G05B13/04
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

本發(fā)明涉及一種無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)起飛時(shí)工作狀態(tài)判斷及控制方法，包括步驟如下：(1)根據(jù)無人機(jī)正常狀態(tài)起飛離地速度Vsubgt;ld/subgt;和安全余量，設(shè)置預(yù)定判斷速度Vsubgt;yp/subgt;；(2)建立辨識(shí)模型或建立飛行動(dòng)力學(xué)模型；(3)利用飛行控制程序，根據(jù)已知的機(jī)場(chǎng)海拔高度、跑道坡度、起飛重量、風(fēng)速實(shí)時(shí)計(jì)算出預(yù)定判斷時(shí)間Tsubgt;yp/subgt;；(4)利用飛行控制程序自動(dòng)比較無人機(jī)起飛時(shí)到達(dá)預(yù)定判斷速度Vsubgt;yp/subgt;的實(shí)際時(shí)間Tsubgt;sj/subgt;與飛行控制程序計(jì)算值Tsubgt;yp/subgt;。本發(fā)明的方法用于無人機(jī)起飛安全狀態(tài)控制，保障無人機(jī)飛行安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人機(jī)飛行安全及控制領(lǐng)域，涉及一種無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)起飛時(shí)工作狀態(tài)判斷及控制方法。

背景技術(shù)

動(dòng)力系統(tǒng)是無人機(jī)的重要系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)如果工作不正常，推力下降，在起飛階段會(huì)導(dǎo)致無人機(jī)起飛滑跑距離過長(zhǎng)，沖出跑道或爬升緩慢；在飛行階段可能導(dǎo)致無人機(jī)不能完成飛行任務(wù)，甚至無人機(jī)墜機(jī)。因此，為提升無人機(jī)飛行安全，避免出現(xiàn)人員和財(cái)產(chǎn)損失，在起飛階段對(duì)無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷尤為重要。

無人機(jī)起飛前動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)未知，機(jī)載傳感器可通過飛行前自檢確定工作狀態(tài)，只有動(dòng)力系統(tǒng)在飛行前缺乏自檢測(cè)和測(cè)試手段。動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)影響因素包括維護(hù)保養(yǎng)、外部環(huán)境(如風(fēng)沙)、螺旋槳槳距角、燃油品質(zhì)、槳發(fā)匹配等因素會(huì)導(dǎo)致很難第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)際狀態(tài)。無人機(jī)通常采用測(cè)靜態(tài)推力的方法判斷動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)，但通常在外場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)沒有測(cè)力裝置，只能通過觀察發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速間接分析判斷，由于多種因素耦合，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能完全反應(yīng)動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)。另一種方法是在起飛前進(jìn)行無人機(jī)大油門滑跑試驗(yàn)，但該方法非實(shí)時(shí)，不系統(tǒng)，且需離線分析，增加試驗(yàn)時(shí)間和成本。

由于起飛滑跑階段速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)刻都在變化，目前尚沒有較好得方法準(zhǔn)確判斷無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的工作狀態(tài)。而在起飛離地后發(fā)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)故障存在極大的安全問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)起飛時(shí)工作狀態(tài)判斷及控制方法，可準(zhǔn)確判斷無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)，保障無人機(jī)飛行安全。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)起飛時(shí)工作狀態(tài)判斷及控制方法，包括步驟如下：

(1)根據(jù)無人機(jī)正常狀態(tài)起飛離地速度V_ld和安全余量，設(shè)置預(yù)定判斷速度V_yp；

(2)通過實(shí)際滑跑試驗(yàn)獲得無人機(jī)在不同機(jī)場(chǎng)海拔高度、跑道坡度、起飛重量、風(fēng)速下到達(dá)對(duì)應(yīng)預(yù)定判斷速度V_yp的時(shí)間T_sj，并基于得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識(shí)出適用于計(jì)算無人機(jī)到達(dá)預(yù)定判斷速度V_yp的時(shí)間T_yp的辨識(shí)模型；或建立飛行動(dòng)力學(xué)模型并通過實(shí)際滑跑試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正飛行動(dòng)力學(xué)模型，采用飛行動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到無人機(jī)在不同機(jī)場(chǎng)海拔高度、跑道坡度、起飛重量、風(fēng)速下到達(dá)對(duì)應(yīng)預(yù)定判斷速度V_yp的時(shí)間T_yp；

(3)將步驟(2)中得到的辨識(shí)模型或飛行動(dòng)力學(xué)模型寫入飛行控制程序；無人機(jī)起飛時(shí)，利用飛行控制程序，根據(jù)已知的機(jī)場(chǎng)海拔高度、跑道坡度、起飛重量、風(fēng)速實(shí)時(shí)計(jì)算出預(yù)定判斷時(shí)間T_yp；

(4)利用飛行控制程序自動(dòng)比較無人機(jī)起飛時(shí)到達(dá)預(yù)定判斷速度V_yp的實(shí)際時(shí)間T_sj與飛行控制程序計(jì)算值T_yp：當(dāng)T_sj不大于T_yp時(shí)，表示動(dòng)力系統(tǒng)工作正常，無人機(jī)正常起飛；當(dāng)T_sj大于T_yp時(shí)，飛行控制程序根據(jù)預(yù)先設(shè)置的許可誤差判斷是否在許可誤差范圍內(nèi)，如在許可誤差范圍內(nèi)，表示動(dòng)力系統(tǒng)工作正常，無人機(jī)正常起飛，如在誤差范圍外，表示動(dòng)力系統(tǒng)故障，飛行控制程序自動(dòng)發(fā)出指令終止起飛。