[发明专利]无人机UAV控制律调参方法

权利要求书

1.一种无人机UAV控制律调参方法，具有如下技术特征：以Matlab为工具，基于飞控系统按需要自动生成搭建无人机控制律的通用控制台、气动系数模块、发动机模块、起落架、机轮、刹车模型，无人机平衡点处的俯仰角局部控制器、舵机模型、六自由度飞机模型、传感器模型、环境变量以及示波器模块的通用模块库，并将所有设计好的参数以文件读写的方式加载入Matlab的仿真环境中，自动生成优化的嵌入式实时仿真代码、在线调整模型参数及监视仿真数据，调出所封装好的相应模态的仿真结构图；现场总线控制系统FCS根据通用控制台给出的控制指令，通过控制器选择设定的控制模态计算控制律、油门位置指令和舵偏指令，发送无人机飞行状态参数，经过舵机模型后的舵偏量送入气动系数模块，把油门位置送到发动机模块计算发动机推力，起落架、机轮、刹车模型将机轮转速送入飞行/滑跑控制系统；气动系数模块按照数据与代码相分离的原则，对不同形式的输入参数，按控制指令自动生成飞机的线性、非线性模型，气动系数模块根据外部传来的控制律控制无人机副翼、方向舵、升降舵偏转量和油门杆的位置，结合无人机飞行状态和大气参数计算出无人机所受的气动力、气动力矩和飞无人机UAV当前的加速度、速度、姿态、位置以及角速度，飞机的状态变量经过传感器模型后再进行下一拍的控制指令计算；飞行/滑跑控制系统利用sftool工具箱将获得的特征点处的控制器参数进行直接拟合，得到控制器参数关于高度H和马赫数M的函数和全局内控制器参数随参变量连续变化规律的调参控制律。

2.如权利要求1所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：气动系数模块根据飞机气动数据计算各种气动力和力矩。

3.如权利要求1所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：发动机模块根据油门大小和飞行状态计算发动机推力和耗油率。

4.如权利要求1所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：起落架、机轮、刹车模型包含起落架力和力矩模块，起落架力和力矩模块计算受前轮偏转角、刹车输入和机轮速度影响的起落架有关的地面支撑力、地面摩擦力及其相关的各种力矩。

5.如权利要求4所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：起落架力和力矩模块根据飞机位置信号、姿态信号和飞机、起落架的相对位置关系计算起落架机轮相对跑道的位置关系，由此得到起落架缓冲支柱和轮胎的压缩量，从而再根据地面结合系数、刹车压力、前轮偏转角等计算地面支撑力、纵向摩擦力和侧向摩擦力。

6.如权利要求1所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：六自由度飞机模型综合了飞机所受的空气动力、重力、发动机推力和地面作用力及其各种力矩各种力和力矩，计算机体坐标轴系或者地面固连坐标轴系的各轴向的线加速度和角加速度，然后经过积分环节产生飞机的各种速度、位置、角速度、姿态信号，完成飞机六自由度刚体运动方程的解算，解算飞机六自由度刚体运动方程，输出各种运动参数。

7.如权利要求1所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：飞行/滑跑控制系统包含了刹车控制系统和舵面控制系统。

8.如权利要求7所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：刹车控制系统和舵面控制系统包括导航计算、控制逻辑、各种控制器的控制选择模块；控制选择模块按照逻辑关系，接受来自传感器模块的各种信号，计算各种操纵舵面输出指令、刹车指令以及油门指令，利用质量计算模块，根据耗油率和重心随质量变化数据计算飞机质量和重心位置。

9.如权利要求1所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：现场总线控制系统FCS按照控制逻辑关系，接受来自座舱、传感器模型的各种信号，计算各种操纵舵面输出指令、刹车指令以及油门指令，将舵面、油门、制动器、后刹车指令传输到起落架、机轮、刹车模型，计算受前轮偏转角、刹车输入和机轮速度影响的起落架有关的地面支撑力、地面摩擦力及其相关的各种力矩。

10.如权利要求1所述的无人机UAV控制律调参方法，其特征在于：传感器模型包含惯导、迎角侧滑角传感器、大气高度传感器、GPS、RA模型的各种传感器。