[发明专利]一种可拆卸混合式驱动垂直起降无人机的控制方法

摘要

本发明提供了一种可拆卸混合式驱动垂直起降无人机的控制方法，属于飞行器结构设计领域。由于机身吊舱可拆卸，不同功能对应的机身吊舱的尺寸、重量不同，因此对整个控制系统对于机体的重量、转动惯量参数不确定的情况下的鲁棒性提出了较高要求。本发明的提供的控制方法，针对机身吊舱可拆卸更换的无人机，采用自适应滑模控制方案对速度进行控制，采用基于反推方法加前馈控制的鲁棒自适应控制策略对姿态角进行控制，以使得控制器对无人机结构参数、气动参数变化时具有较强的鲁棒性与自适应能力，实现无人机长航时、长航程的运行。

主权项

1.一种可拆卸混合式驱动垂直起降无人机的控制方法，在无人机的机身吊舱的尾部固定连接尾推电机，在主翼上通过横梁固定连接四个升力电机；其特征在于，所述的无人机的机身吊舱与机体之间可拆卸组装，所述控制方法包括：(1)采用自适应滑模控制方案实现对速度的控制；设速度控制指令为V_d，控制误差e_V＝V‑V_d，V表示无人机的实际速度；取控制律如下：其中，P′＝Pcosα，P为尾推电机推力，α为攻角；k_V、δ_V为正数，表示增益系数；C_D为时变未知的阻力系数，是C_D的标称值；Q为动压，Q＝0.5ρV²，ρ表示空气密度；S表示机翼参考面积；为估计的无人机质量；μ为航迹倾角；其中，通过自适应的方法估计组装不同机身吊舱的无人机的质量，如下：其中，系数γ为正数，g为重力加速度；(2)采用如下舵偏角δ_e控制律对航迹倾角的进行控制：参数变量：其中，参数c₁、c₂、c₃均为正数，q为俯仰角速率，c_A为机翼参考长度，为攻角产生的升力系数，的标称值为为零攻角升力系数，的标称值为C_Mα为攻角产生的俯仰力矩系数，C_Mα的标称值为为升降舵产生的俯仰力矩系数，的标称值为I_Z为俯仰转动惯量，I_Z的标称值为m的标称值为m₀，μ的标称值为μ₀；函数ε为一任意小的正数；|Δ₁|_max为Δ₁的最大值，|Δ₃|_max为Δ₃的最大值；L₁(t)为四个升力电机在t时刻的总拉力。