[发明专利]一种有人机自动编队控制方法及装置

说明书

本申请属于飞机控制技术领域，特别涉及一种有人机自动编队控制方法及装置。该方法包括基于僚机相对于长机的前向距离偏差计算获取僚机的目标油门杆指令，基于所述目标油门杆指令控制僚机前向运动；基于僚机相对于长机的侧向距离偏差计算获取僚机的副翼偏转指令，基于所述副翼偏转指令控制僚机侧向运动。本申请所设计的控制算法能有效控制僚机跟随长机机动，以达到期望的相对位置和飞行状态，进而实现有人机之间的自动编队控制，具有较强的工程可实现性。

技术领域

本申请属于飞机控制技术领域，特别涉及一种有人机自动编队控制方法及装置。

背景技术

在编队飞行过程中，飞机飞行速度高、距离近，极易发生碰撞，飞行员精力需高度集中，操纵负担重，长时间编队飞行非常消耗精力，为了减轻飞行员的操纵负担，使飞行员专注于完成飞行任务，有人机自动编队控制技术应运而生。有人机自动编队飞行的基本要求是能够自动保持各飞机之间所期望的相对位置，包括前向相对位置以及侧向相对位置，为了保证飞行安全，进一步要求：a)要精确控制僚机跟随长机机动；b)要精确控制长机与僚机之间的相对位置；c)所设计的控制算法要有良好的抗扰动性能。因此需要设计相应的控制算法，以实现精度高、抗扰动性好的有人机自动编队控制。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请设计了一种有人机自动编队控制方法及装置，以有效控制僚机跟随长机机动，实现有人机之间的精确自动编队控制。

本申请第一方面提供了一种有人机自动编队控制方法，主要包括：

基于僚机相对于长机的前向距离偏差计算获取僚机的目标油门杆指令，基于所述目标油门杆指令控制僚机前向运动；

基于僚机相对于长机的侧向距离偏差计算获取僚机的副翼偏转指令，基于所述副翼偏转指令控制僚机侧向运动。

优选的是，计算获取僚机的目标油门杆指令包括：

步骤S11、确定长机与僚机的真空速偏差；

步骤S12、对所述前向距离偏差进行限幅增益，并叠加所述真空速偏差，获得僚机的前向油门杆控制中间变量；

步骤S13、对所述前向油门杆控制中间变量进行比例微分积分计算获得僚机的目标油门杆位置指令；

步骤S14、将所述目标油门杆位置指令与现时僚机油门杆位置做差，经比例环节后，获得所述目标油门杆指令。

优选的是，计算获取僚机的副翼偏转指令包括：

步骤S21、确定长机与僚机的航迹角偏差；

步骤S22、对所述侧向距离偏差进行限幅增益，并叠加所述航迹角偏差，获得僚机的侧向滚转控制中间变量；

步骤S23、对所述侧向滚转控制中间变量进行调参增益后，叠加长机现时滚转角，获得僚机的目标滚转角指令；

步骤S24、将所述目标滚转角指令与僚机现时滚转角作差，并将差值进行比例积分，再减去僚机现时偏航角速率的增益值，获得所述副翼偏转指令。

优选的是，步骤S22中，对所述侧向距离偏差进行限幅增益的第一增益值基于僚机现时地速给出；步骤S23中，对所述侧向滚转控制中间变量进行调参增益的第二增益值基于僚机现时地速给出；步骤S24中，将差值进行比例积分的比例参数与积分参数均基于僚机现时马赫数给出；步骤S24中，僚机现时偏航角速率的增益值基于僚机现时表速给出。

优选的是，计算获取僚机的目标油门杆指令，以及计算获取僚机的副翼偏转指令之前，进一步包括：

步骤S01、基于长机与僚机之间的前向相对距离目标值、侧向相对距离目标值、长机在地面坐标系下的现时位置，以及长机现时航迹角计算期望的僚机位置；