[发明专利]多操纵面无人机直接升力控制方法

摘要

本发明公开了一种多操纵面无人机直接升力控制方法，根据期望的纵向轨迹命令和俯仰角命令，以及测量的高度、速度、加速度、俯仰角、俯仰角加速度等飞行状态信息，计算期望升力增量与实际升力增量的误差，以及期望俯仰力矩增量与实际俯仰力矩增量的误差，采用动态控制分配方法实时地对升力增量误差和俯仰力矩增量误差进行控制分配计算，得到各个操纵面的偏转角度。本发明方法通过闭环力和力矩控制分配实现多操纵面无人机的直接升力控制，取得了较好的姿态与轨迹解耦控制效果。本发明方法可应用于具有冗余多操纵面无人机的直接升力飞行控制，实现无人机俯仰角姿态与高度轨迹的解耦控制。

主权项

多操纵面无人机直接升力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：a通过无人机上的轨迹传感器测得当前的无人机轨迹，根据当前的无人机轨迹和期望轨迹命令计算得到无人机的油门推力命令Pc和期望升力增量ΔLd；b通过无人机上的加速度传感器测得当前的无人机加速度，计算得到无人机的实际升力增量ΔL，根据期望升力增量ΔLd和实际升力增量ΔL计算得到升力增量误差ΔLe；c通过无人机上的姿态角传感器测得当前的无人机姿态角，根据当前的无人机姿态角和期望姿态角命令计算得到无人机的期望角速度指令qc和期望俯仰力矩增量ΔMd；d通过无人机上的姿态角加速度传感器测得当前的无人机角加速度，计算得到无人机的实际俯仰力矩增量ΔM；根据期望俯仰力矩增量ΔMd和实际俯仰力矩增量ΔM计算得到俯仰力矩增量误差ΔMe；e采用动态控制分配方法同时对升力增量误差ΔLe和俯仰力矩增量误差ΔMe进行分配，得到不同执行机构当前时刻的控制增量Uv(k)；步骤e中不同执行机构当前时刻的控制增量的具体计算过程如下：采用动态控制分配方法，得到不同执行机构k时刻的控制增量Uv(k)为：式中，表示广义逆，即n表示执行机构的数量，表示第i个执行机构k时刻的控制增量；I表示相应维数的单位矩阵；G和R由下式表示：G=(I-RB)W-2W22R=W-1(BW-1)(WT(WWT)-1)W=W12+W22;]]>式中，W1和W2为加权矩阵；B为无人机在平飞状态下线性化得到的控制效率矩阵；f将当前时刻每个执行机构的控制增量Uv(k)与无人机平飞状态下对应执行机构控制输入的配平值U0相加，得到当前时刻的不同执行机构的控制输入U(k)。