[发明专利]一种针对水下探测任务的无人机协调转弯飞行方法

说明书

本发明涉及一种针对水下探测任务的无人机协调转弯飞行方法，属于航空器飞行控制技术领域。本发明通过获取协调转弯所需要的迎角补偿和稳态角速率，设计了考虑转弯迎角补偿的副翼通道、升降舵通道、方向舵通道和发动机通道协调转弯耦合控制策略和控制律，对执行水下探测任务的无人机协调转弯控制中的“高度损失”问题和“侧滑角控制”问题有着良好的适用性。

技术领域

本发明属于航空器飞行控制技术领域，是一种针对水下探测任务的无人机协调转弯飞行方法。

背景技术

无人机执行海上任务时，不管是运用磁探仪、红外、雷达、投放声纳浮标等搜索手段，还是对水下物体（如潜艇）进行跟踪时，都需要无人机靠近海面保持低空高度的飞行，即海面低空水平机动能力要求比较高。协调转弯是无人机飞行非常重要的水平机动动作，无人机要经常从定直平飞状态转换成协调转弯状态，再从协调转弯状态转换成定直平飞状态。

无人机在协调转弯时，由于运动耦合，不可避免的会产生的侧滑角，同时由于将升力分配到侧向，垂直方向的升力损失导致飞行器出现高度损失问题，产生的侧滑角和高度损失对于在具有复杂扰动的海面低空飞行的无人机来说十分危险。

目前，已经有很多针对飞行器的转弯时的研究，如：中国专利CN106444832B和CN105652879B。但是现有的技术的无人机控制方法无法很好的适用于无人机协调转弯控制中的“高度损失”问题和“侧滑角控制”问题，对于无人机协调转弯控制具有一定的局限性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种针对水下探测任务的无人机协调转弯飞行方法，解决了现有技术中低空飞行协调转弯时高度损失、角速率控制误差大和飞行时控制适用性差的问题。

本发明提供了一种针对水下探测任务的无人机协调转弯飞行方法，包括以下具体步骤：

步骤一、获取无人机协调转弯迎角补偿量；

建立无人机定直平飞状态的动力学模型：

L₁- W=0；

T₁- D₁=0；

式中， L₁为无人机定直平飞状态的升力， W为无人机的重力， T₁为无人机定直平飞状态的发动机推力， D₁为无人机定直平飞状态的空气阻力；

无人机定直平飞状态升力的表达式为：

式中， C_{L, α}为无人机定直平飞状态的升力线斜率， α₁为无人机定直平飞状态的迎角， α₀为无人机的零升迎角， ρ为大气密度， V₁为无人机定直平飞状态的速度， S为无人机机翼的参考面积；