無人機(jī)的自動著陸控制-在線瀏覽
2024-09-09 01:30本頁面
【正文】 固定后，軌跡傾斜角的大小就決定了速度和高度的變化趨勢，因此，直線下滑段軌跡傾斜角的設(shè)計是最關(guān)鍵的。只要可以精確跟蹤合理的高度，因此，在著陸過程中，下滑軌跡線設(shè)計就成了一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。在速度進(jìn)行分配過程中，又要與高度剖面相結(jié)合，共同協(xié)調(diào)完成對軌跡線的設(shè)計。飛行控制系統(tǒng)以相對較高的精度按照下滑軌跡剖面飛行，即可保證無人機(jī)進(jìn)場著陸的安全性以及進(jìn)場著陸觸地時的位置、速度、下沉率等指標(biāo)要求，同時達(dá)到速度控制的目的。高精度的控制需要高性能的控制規(guī)律和高精度的信號源。3 自動著陸的總體結(jié)構(gòu) 無人機(jī)在完成飛行任務(wù)之后，將進(jìn)入進(jìn)場著陸過程。全部過程可以分為進(jìn)場飛行段、軌跡捕獲段、直線下滑段、末端拉平段和地面滑跑段五個階段。具體過程如下： 圖1 著陸過程軌跡圖4 無人機(jī)自動著陸方案 該無人機(jī)的操縱面包括升降舵面、副翼舵面、方向舵面和擾流片，升降舵用于控制飛機(jī)的縱向，副翼用于控制飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)方向，方向舵用于調(diào)節(jié)航向，擾流片用于下滑著陸時增加阻力，調(diào)節(jié)速度?！?2176。在該過程中，需要偏轉(zhuǎn)擾流片以增加阻力，進(jìn)而調(diào)節(jié)速度。自動著陸控制結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。副翼和方向舵偏轉(zhuǎn)用于橫側(cè)控制，發(fā)動機(jī)油門、升降舵和擾流片偏轉(zhuǎn)用于控制縱向。但是隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜、不確定的因素也日益增多，同時對相應(yīng)的控制指標(biāo)提出了更高的要求，采用常規(guī)的PID控制技術(shù)已不能達(dá)到理想的控制效果。 姿態(tài)控制回路 俯仰角保持與控制系統(tǒng)是縱向著陸控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，高度保持控制系統(tǒng)、下滑軌跡跟蹤系統(tǒng)和自動拉平系統(tǒng)都是以俯仰角保持與控制為基礎(chǔ)建立起來的。控制系統(tǒng)方框圖如下：圖3 俯仰姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)圖從圖中我們可以看到，整個控制系統(tǒng)是由外回路(俯仰角反饋回路)和內(nèi)回路(俯仰角速率反饋回路)構(gòu)成的。其中，Keθ，KeQ分別為俯仰角和俯仰角速率反饋增益。這樣，俯仰姿態(tài)控制系統(tǒng)控制律為：δe=Ke+Keθ(θθg)俯仰角控制律參數(shù)選取主要有兩種方法：第一種方法是綜合考慮所有回路中的參數(shù)，一次選定；另一種方法則是從最內(nèi)層開始分部選取。為了進(jìn)一步簡化控制器的設(shè)計，可以只使用縱向無人機(jī)方程的短周期模態(tài)。原則上講，可以通過控制升降舵或控制發(fā)動機(jī)推力的大小來控制飛行高度。由于慣性的作用，飛行速度的變化是緩慢的，故高度變化的過渡過程也是緩慢的。在高度控制系統(tǒng)中，若控制中沒有俯仰角的偏離信號，則在高度穩(wěn)定過程中舵總是向上偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致升力增量總為正，軌跡總是向上彎曲。當(dāng)引入俯仰角偏離信號后，無人機(jī)在未達(dá)到給定高度時就提前收回舵面，減小了它的上升率，從而對高度的振蕩起到了一定的阻尼作用。控制框圖如圖4所示：圖4 高度控制結(jié)構(gòu)Hg為給定的高度信號，H為高度傳感器所測得的實(shí)際高度信號，進(jìn)場著陸的初始階段需保持高度的穩(wěn)定，飛行高度的穩(wěn)定與控制不能僅由俯仰角的穩(wěn)定與控制來完成，
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