[发明专利]一种飞翼无人机的航向控制方法

说明书

本发明公开了一种飞翼无人机的航向控制方法，所述飞翼无人机的外侧包括三组升降机翼，升降副翼采用外上内下的差动偏转方式；所述的外上内下的差动偏转方式是指为避免差动控制升降机翼带来的升力损失，在舵面实际控制时，固定靠近翼尖的一对升降副翼只能上偏，最内侧的升降副翼只能下偏，中间的升降副翼用以补充调节无人机飞行所需额外的升力侧力，升降副翼差动偏转控制飞翼无人机航向，实现了和阻力方向舵类似的效果，简化了航向控制作动器和机构的设计。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种飞翼无人机的航向控制方法。

背景技术

现有技术是使用阻力方向舵进行飞翼无人机的航向控制。使用阻力方向舵可以有效地进 行飞翼无人机航向控制，但是开裂式阻力方向舵存在翼尖安装空间狭小，阻力方向舵作动器 机构复杂，高速时存在震动等问题和难点。一种替代的解决方案是使用靠近翼尖的一对升降 副翼差动偏转实现和阻力方向舵类似的功能，但是使用升降副翼差动偏转控制飞机航向，并 非简单地进行差动偏转就可以解决问题，因为还存在上下偏转阻力特性非对称，非线性非单 调舵效等问题。

另有中国专利号为：201310515066.X，公告日为2013.10.28，公开了一种飞翼布局的横航 向控制系统及横航向控制方法。对于飞翼布局的飞机，由于去掉了立尾和平尾，飞行效率显 著提高、同时具有低的可探测性能，但其横航向的控制能力较差，现有采用差动襟副翼、全 动翼梢、机翼内外侧扰流板等飞翼布局的横向控制方法控制效率低下、操纵复杂，因而机动 性较差，制约了飞翼布局飞机的发展和使用。上述发明的组成包括:飞翼布局飞机(1)可活动的 机头舵面(2)所述的可活动机头舵面是扁平形机头，所述的可活动机头舵面与所述的飞翼布局 飞机的机体通过内部驱动机构连接。上述发明用于飞翼布局飞机的横航向控制，可活动机头 舵面仍与使用阻力方向舵类似，无人机制造与使用中仍需考虑额外的作动器安装与设计，在 使用过程依旧需要突破工艺与控制的难关。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种飞翼无人机的航向控制方法，其目的 是使用升降副翼差动偏转控制飞翼无人机航向，实现了和阻力方向舵类似的效果，简化了航 向控制作动器和机构的设计。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种飞翼无人机的航向控制方法，所述飞翼无人机的外侧包括三组升降副翼，其特征在 于：升降副翼采用外上内下的差动偏转方式；所述的外上内下的差动偏转方式是指为避免差 动控制升降机翼带来的升力损失，在舵面实际控制时，固定靠近翼尖的一对升降副翼上偏， 最内侧的升降副翼下偏，三组舵面根据舵面二次规划出舵。

所述的外上内下的差动偏转方式采用控制分配方法控制升降副翼的差动偏转，所述的控 制分配方法为采用虚拟舵面计算与实际舵面计算相融合的舵面分配方法，以虚拟舵作为计算 输入通过舵效矩阵转换，求解舵面二次规划问题得到实际输出舵面。

所述的舵面控制分配，是在考虑到作动器位置限制和速率限制的前提下，二次规划求解 真实舵到虚拟舵的映射。

所述的二次规划求解的方法是指在一个控制周期内，为实现期望操纵，将解算问题分为 二个阶段。一阶段，当存在多种可能控制输出时，确定代价最小的控制输出为最终输出。二 阶段，当不存在控制输出实现期望操纵时，找到一个控制输出尽可能满足期望操纵。

其实施步骤如下：

1)舵面解算并非传统意义的将控制输入信号经控制律解算后直接输出控制舵面，而是分 为：虚拟舵面解算和实际舵面解算两个过程；

2)虚拟舵面解算：根据现有的飞机状态对无人机所需出舵量进行计算，其内容包括飞行 任务所需的升降舵、方向舵以及副翼的量值；