[發明專利]一種無人機撞繩回收航跡控制方法及控制系統

在審

• 申請號: 202210239726.5
• 申請日: 2022-03-12
• 公開（公告）號: CN114721411A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張劍鋒;賈彩娟;侯泊江;孫哲芃;杜娟;王朋飛;高朋飛
• 申請（專利權）人: 西安愛生技術集團有限公司;西北工業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

1.一種無人機撞繩回收航跡控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：當天鉤回收無人機進入回收模態后，無人機從當前高度下滑到撞繩高度，并在此高度上對準預期撞繩點進行定高與保持航跡飛行，橫側向控制律為側滑增穩約束下的航跡控制；

當無人機飛行至距捕獲繩一定距離的決策窗口時，自動判斷高度偏差、速度偏差以及航跡偏差是否滿足窗口要求，任意一個要素不滿足要求則退出回收模態，復飛后再次進入回收；

步驟2：如果所有要素均滿足窗口要求，則無人機繼續保持定高、航跡控制飛行，直到機翼撞到繩索；

在此期間，無人機橫側向控制律為側滑增穩約束下的航跡控制。無人機撞上繩索后，繩索沿機翼前緣滑至翼尖，并由翼尖處的金屬鉤鎖住繩索；此時，發動機停止工作，無人機在繩索的作用下減速、回擺，直到最后停止，從而實現無人機的天鉤回；

所述航跡控制律：

δ_r＝k_rψ×Δψ+k_r×r+k_ry×Δy+k_β×β

其中δ_a為副翼控制量；為無人機滾轉角偏差量；p為滾轉角速率；Δψ為航向角偏差量；Δy為側向航跡偏差量；為滾轉角放大系數；k_p為滾轉角速率放大系數；k_aψ為副翼對航向角控制的放大系數；k_ay為副翼對側向航跡偏差控制的放大系數；k_yi為側向航跡偏差積分控制系數；

δ_r為方向舵控制量；r為航向角速率；β為側滑角；k_rψ為方向舵對航向角控制的放大系數；k_r為航向角速率放大系數，k_ry為方向舵對側向航跡偏差控制的放大系數；k_β為側滑角反饋放大系數。

2.一種實現權利要求1所述無人機撞繩回收航跡控制方法的控制系統，其特征在于包括角速率陀螺、側滑角傳感器、航姿系統、衛星信號接收機和飛控計算機；飛控計算機輸入端連接航向角和航跡量信號，輸出連接副翼舵機與方向舵舵機；無人機上設有角速率陀螺、側滑角傳感器、航姿系統、衛星信號接收機，其中角速率陀螺測量無人機的俯仰、滾轉、航向角速率；航姿系統測量無人機的航向角、俯仰角和滾轉角；側滑角傳感器測量無人機的側滑角；衛星信號接收機用于測量無人機的高度、地速和位置信息；飛控計算機進行控制律解算，得到控制副翼舵機與方向舵機舵面偏轉控制量，驅動相應的舵機運動。