[发明专利]一种大升阻比无人机边界保护方法

说明书

本发明公开了一种大升阻比无人机边界保护方法，在姿态驾驶控制回路中加入边界保护项，所述边界保护项为被保护信号的误差值与增益K的乘积。本发明是在不改变原有控制律结构的基础上加入边界保护控制，当各信号在超出边界时，可通过迅速调整飞行姿态来保证各信号重新进入被保护范围，从而保护了无人机的飞行安全。

技术领域

本发明属于无人机驾驶的技术领域，具体涉及一种大升阻比无人机边界保护方法。

背景技术

目前，大升阻比无人机多数采用姿态驾驶仪，该种驾驶仪一般采用主流的PID控制方案，其控制器内回路为姿态角控制，外回路为轨迹控制，控制器结构简单明了，控制效果好，且易于工程实现。

但是，该驾驶仪对设计者的实际经验依赖性较大，另外其固定的控制律参数，导致无人机在全包线范围内的控制品质变化较大，尤其是遇到外界环境强烈扰动时，由于缺乏相应的保护措施，无人机的空速、角速度及过载易超出其本身的限制边界，易使无人机进入不稳定状态，影响飞行品质，严重者会使飞机失速造成飞行事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大升阻比无人机边界保护方法，本发明是在不改变原有控制律结构的基础上加入边界保护控制，当各信号在超出边界时，可通过迅速调整飞行姿态来保证各信号重新进入被保护范围，有效的解决了上述问题，从而保护无人机的飞行安全。

本发明主要通过以下技术方案实现：一种大升阻比无人机边界保护方法，在姿态驾驶控制回路中加入边界保护项，所述边界保护项为被保护信号的误差值与增益K的乘积。

所述控制回路包括内回路和外回路，所述内回路为姿态角控制回路，所述外回路为轨迹控制回路。在姿态驾驶仪控制器的基础上引入边界保护项。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述空速边界保护是在纵向升降舵控制回路θ_g中加入空速边界保护项，且控制律结构为：

其中：ΔVLAS为误差信号值。

为了更好地实现本发明，进一步的，空速边界保护范围如下：

当VIAS≤IASB0时：ΔVIAS＝IASB0-IASB1；

当IASB0＜VIAS≤IASB1时：ΔVIAS＝VIAS-IASB1；

当IASB1＜VIAS≤IAST0时：ΔVIAS＝0；

当IAST0＜VIAS≤IAST1时：ΔVIAS＝VIAS-IAST0；

当IAST1＜VIAS时：ΔVIAS＝IAST1-IAST0；

其中VLAS为指示空速；

θ^ref为俯仰角前馈值；

当无人机受扰空速大于速度保护边界值时，则通过空速保护项ΔVIAS增加俯仰角给定值，以令升降舵出舵拉起无人机姿态以减小空速，使空速重新进入安全范围；当无人机受扰空速小于速度保护边界值时，则通过空速保护项ΔVIAS减小俯仰角给定值，以令升降舵出舵压低无人机姿态以增大空速，使空速重新进入安全范围。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述角速度边界保护包括滚转角速度边界保护；所述滚转角速度边界保护包括前馈补偿环节和反馈补偿环节，且前馈补偿环节保护连续两拍滚转角的误差小于等于20°/s，反馈补偿环节在副翼舵控制内回路φ_g中加入角速度边界保护项，且控制律结构为：

其中ΔP为误差值，

φ_NAV：由水平轨迹制导回路计算得到的滚转角控制目标值。