[發明專利]面向高低起伏地形環境的傾轉旋翼機飛行控制方法及系統有效
| 申請號： | 202110314529.0 | 申請日： | 2021-03-24 |
| 公開（公告）號： | CN112947528B | 公開（公告）日： | 2022-04-08 |
| 發明（設計）人： | 招啟軍;劉澤宇;張夏陽;杜思亮;王博;趙國慶;陳希;崔壯壯 | 申請（專利權）人： | 南京航空航天大學 |
| 主分類號： | G05D1/08 | 分類號： | G05D1/08;G05D1/10 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務所 11569 | 代理人： | 韓雪梅 |
| 地址： | 210001 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 面向 高低 起伏 地形 環境 旋翼機 飛行 控制 方法 系統 | ||
1.一種面向高低起伏地形環境的傾轉旋翼機飛行控制方法，其特征在于，所述方法包括：
以實際測量的不同短艙傾轉角以及不同縱向周期變距操縱量為輸入，以實際測量的不同短艙傾轉角以及不同縱向周期變距對應的旋翼對機體產生的俯仰力矩為輸出，構建旋翼氣動模型；
以實際測量的不同短艙傾轉角以及不同升降舵偏轉角為輸入，以實際測量的不同短艙傾轉角以及不同升降舵偏轉角對應的平尾對機體產生的俯仰力矩為輸出，構建平尾氣動模型；
步驟S1：獲取當前旋翼轉速和當前飛行速度；
步驟S2：將所述當前旋翼轉速輸入旋翼氣動模型，計算各狀態下旋翼對機體產生的俯仰力矩，具體公式為：
其中，ρ為空氣密度，R為旋翼半徑，ω為當前旋翼轉速，CMr為旋翼力矩系數，Mr為旋翼對機體產生的俯仰力矩；
步驟S3：將所述當前飛行速度輸入平尾氣動模型，計算各狀態下平尾對機體產生的俯仰力矩，具體公式為：
其中，ρ為空氣密度，vh為當前飛行速度，Sh為平尾面積，Clh為平尾升力系數，Lh為平尾氣動中心與機體氣動中心的距離，Mh為平尾對機體產生的俯仰力矩；
步驟S4：將各狀態下旋翼對機體產生的俯仰力矩和平尾對機體產生的俯仰力矩進行求和，獲得不同狀態下的機體俯仰力矩；
步驟S5：將不同狀態下的機體俯仰力矩輸入傾轉旋翼機動力學模型，獲得不同狀態下的機體俯仰角增加速率；
步驟S6：選取俯仰角增加速率最快的狀態作為當前飛行速度下的最佳操縱狀態，切換至最佳操縱狀態對應的操縱模式，實現傾轉旋翼機在高低起伏地形環境下最佳飛行。
2.一種面向高低起伏地形環境的傾轉旋翼機飛行控制系統，其特征在于，所述系統包括：
旋翼氣動模型構建模塊，用于以實際測量的不同短艙傾轉角以及不同縱向周期變距操縱量為輸入，以實際測量的不同短艙傾轉角以及不同縱向周期變距對應的旋翼對機體產生的俯仰力矩為輸出，構建旋翼氣動模型；
平尾氣動模型構建模塊，用于以實際測量的不同短艙傾轉角以及不同升降舵偏轉角為輸入，以實際測量的不同短艙傾轉角以及不同升降舵偏轉角對應的平尾對機體產生的俯仰力矩為輸出，構建平尾氣動模型；
獲取模塊，用于獲取當前旋翼轉速和當前飛行速度；
第一俯仰力矩確定模塊，用于將所述當前旋翼轉速輸入旋翼氣動模型，計算各狀態下旋翼對機體產生的俯仰力矩，具體公式為：
其中，ρ為空氣密度，R為旋翼半徑，ω為當前旋翼轉速，CMr為旋翼力矩系數，Mr為旋翼對機體產生的俯仰力矩；
第二俯仰力矩確定模塊，用于將所述當前飛行速度輸入平尾氣動模型，計算各狀態下平尾對機體產生的俯仰力矩，具體公式為：
其中，ρ為空氣密度，vh為當前飛行速度，Sh為平尾面積，Clh為平尾升力系數，Lh為平尾氣動中心與機體氣動中心的距離，Mh為平尾對機體產生的俯仰力矩；
機體俯仰力矩確定模塊，用于將各狀態下旋翼對機體產生的俯仰力矩和平尾對機體產生的俯仰力矩進行求和，獲得不同狀態下的機體俯仰力矩；
機體俯仰角增加速率確定模塊，用于將不同狀態下的機體俯仰力矩輸入傾轉旋翼機動力學模型，獲得不同狀態下的機體俯仰角增加速率；
操縱模式選取控制模塊，用于選取俯仰角增加速率最快的狀態作為當前飛行速度下的最佳操縱狀態，切換至最佳操縱狀態對應的操縱模式，實現傾轉旋翼機在高低起伏地形環境下最佳飛行。
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