[发明专利]球载太阳能无人机投放控制方法

说明书

本公开提供一种球载太阳能无人机投放控制方法，通过俯仰通道、横滚通道和航向通道进行姿态控制，以切割器工作时刻开始至无人机机体进入巡航飞行结束，通过三通道控制使无人机机体的俯仰角由竖直向下逐步增大直至满足巡航飞行条件。本公开提供的球载太阳能无人机投放控制方法针对球载太阳能无人机投放后到球载太阳能无人机转平飞的过程中，横滚通道、俯仰通道和航向通道的控制逻辑问题，以及三个控制通道在何时介入的问题提供了一种可行的控制方案，该控制方法紧密结合工程实际，能够解决零速度投放类无人机控制方法问题，具有很强的工程应用价值。

技术领域

本公开涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种球载太阳能无人机投放控制方法。

背景技术

临近空间太阳能无人机具有巡航时间长特点，可跨昼夜甚至跨周飞行，同时其飞行高度高，随着储能电池技术的不断进步，具有广阔的发展前景。目前太阳能无人机进入临近空间的方式主要是依靠跑道自主爬升，无人机靠自身的动力装置爬升到预定的巡航高度，该方式对无人机的电机性能要求比较高；此外，无人机在设计时需要考虑爬升过程的影响。

鉴于此，设计一种新的太阳能无人机进入临近空间方式，该方式首次将太阳能无人机与高空气球结合，利用高空浮空器平台将太阳能无人机携带到指定的高度再进行投放以进入临近空间，该方式在进行独立系统设计时只需考虑巡航状态需求，同时无人机气动设计以巡航飞行高度为参考设计点，具有更高的巡航性能，减少机体本身重量，增加载荷能力。

然而，在实现本公开的过程中，本申请发明人发现，采用临近空间球载投放方式对球载太阳能无人机投放方式提出很高的要求，一方面球载太阳能无人机尺寸大、质量轻、柔性大，对投放过程的过载提出很高要求；另一方面投放过程时间短，球载太阳能无人机飞行状态变化大，需要在短时间内完成从竖直零初速度状态到水平巡航飞行状态过程转换，因此现有的投放方式无法满足要求。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种球载太阳能无人机投放控制方法，以缓解现有技术中投放方式无法满足太阳能无人机过载要求和投放时间的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种球载太阳能无人机投放控制方法，通过俯仰通道、横滚通道和航向通道进行姿态控制，该球载太阳能无人机包括：无人机机体；高空气球，与无人机机体通过绳索连接；以及切割器，用于切断高空气球与无人机机体间的绳索；以切割器工作时刻开始至所述无人机机体进入巡航飞行结束，该球载太阳能无人机投放控制方法包括：

步骤A：所述切割器工作后，通过俯仰通道拉起、横滚通道保持零位以及航向通道增稳，使所述无人机机体达到第一俯仰角；

步骤B：通过俯仰通道拉起、横滚通道滚转角进行零位置控制以及航向通道增稳，使所述无人机机体由第一俯仰角达到第二俯仰角；

步骤C：通过俯仰通道拉起、横滚通道滚转角进行零位置控制以及航向通道增稳，使所述无人机机体由第二俯仰角达到第三俯仰角；以及

步骤D：所述无人机机体达到第三俯仰角后，当所述无人机机体满足巡航飞行状态判据时开始进入巡航飞行，投放控制过程结束；

其中，所述第一俯仰角、所述第二俯仰角和所述第三俯仰角为所述无人机机体的轴线与水平面的夹角，所述第一俯仰角、所述第二俯仰角和所述第三俯仰角均介于-90°至0°之间且依次递增。

在本公开的一些实施例中，所述第一俯仰角为-70°，所述第二俯仰角为-50°，所述第三俯仰角为-20°。

在本公开的一些实施例中，所述无人机机体在投放初始时刻的俯仰角为-90°，在拉起过程中所述无人机机体的航向角的方向即为无人机控制飞行的航向。

在本公开的一些实施例中，在所述切割器工作时刻前，俯仰通道控制所述无人机机体的升降舵偏角维持在负值。