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CN108241377B - 一种基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法 - Google Patents

一种基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法 Download PDF

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CN108241377B
CN108241377B CN201711293778.6A CN201711293778A CN108241377B CN 108241377 B CN108241377 B CN 108241377B CN 201711293778 A CN201711293778 A CN 201711293778A CN 108241377 B CN108241377 B CN 108241377B
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CN
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CN201711293778.6A
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范淑娜
龚峰
唐勇
陶呈纲
高慧琴
周彦
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AVIC (Chengdu) UAV System Co.,Ltd.
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AVIC Chengdu Aircraft Design and Research Institute
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本发明属于飞行控制技术领域，涉及一种基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法。本发明包括：步骤一，计算飞机当前位置到目标点的水平距离；步骤二，计算完成当前航段剩余部分需用下沉率；步骤三，计算期望下沉率HDCLL1。本发明基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法，设计了一种通过实时动态改变期望下降率最小值的方式，实现无人机带缓降功能的高度下降控制；本发明根据无人机当前状态和任务规划，自动实时动态调整高度下降率控制指令，实现无人机缓慢下降从而降低能量损耗，提高下降过程的飞行时间和飞行距离，进而充分发挥无人机的航程航时性能。

Description

一种基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法
技术领域
本发明属于飞行控制技术领域，涉及一种基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法。
背景技术
无人机在向目标点进行降高的飞行过程中，常规做法是先以一个安全的最大下沉率下降到目标点任务高度，再保持平飞直到飞机经过目标点。但某型长航时无人机在降高飞行过程中，为了保证不超速，减速板会在下降过程中持续打开，而抵达目标高度后又需要增加油门维持平飞高度，从而增加了整体耗油率，继而对飞行航时产生较大不利影响。为了实现整体较低耗油率的降高飞行，提高无人机作战使用效能，需要改善降高飞行策略。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法，可以减小飞机下降过程中能量的损耗、增加飞机留空时间、提高飞行安全。
本发明的技术方案是：一种基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法，包括以下步骤：
步骤一，计算飞机当前位置到目标点的水平距离：
MGLSRNG＝SQRT((MXE-XENAV)2+(MYE-YENAV)2)
DISLEFT＝RLIMIT(MGLSRNG*a％,10000.0,4000.0)
DISTDCEND＝MAX(500.0,MGLSRNG-DISLEFT)
其中，[MXE,MYE]为飞机当前位置坐标；[XENAV,YENAV]为目标点的位置坐标；MGLSRNG为当前航段的剩余水平距离；DISLEFT为预留长度，设取当前航段剩余长度的a％；DISTDCEND为飞机当前位置到目标点的水平距离，与500取大的目的是防止后续计算的除零异常；RLIMIT为限幅函数。
步骤二，计算完成当前航段剩余部分需用下沉率：
TEND＝DISTDCEND/MVELTOTL
HDCLL_DECEND＝(ALTCMD-MINALT)/TEND
其中，MVELTOTL为飞机当前地速；TEND为完成当前航段剩余部分需用的时间；ALTCMD为当前高度指令；MINALT飞机当前高度；HDCLL_DECEND为需用下沉率。
步骤三，计算期望下沉率HDCLL1
HDCLL2＝RLIMIT(MINVELUP，-1.0，HDCLL)
HDCLL1＝RLIMIT(HDCLL_DECEND,HDCLL2,HDCLL)
HDCLL2为缓降时的最小下沉率，当人工超控或转人工时，HDCLL2会和飞机当前下沉率MINVELUP保持一致，从而当飞机控制权由飞行员转交给自动驾驶时，飞机将以不高于飞行员退出干预前的下沉率继续实施缓降。
本发明的有益效果是：本发明基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法，设计了一种通过实时动态改变期望下降率最小值的方式，实现无人机带缓降功能的高度下降控制；本发明根据无人机当前状态和任务规划，自动实时动态调整高度下降率控制指令，实现无人机缓慢下降从而降低能量损耗，提高下降过程的飞行时间和飞行距离，进而充分发挥无人机的航程航时性能。本发明应用于某高空长航时无人机系列，使其在下降高度过程中能够实时动态调整下沉率，显著降低了减速板的收放频率，从而降低了整体平均能量损耗，充分发挥了无人机的航程航时性能。
附图说明
图1为本发明基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
一种基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法，包括以下步骤：
步骤一，计算飞机当前位置到目标点的水平距离：
MGLSRNG＝SQRT((MXE-XENAV)2+(MYE-YENAV)2)
DISLEFT＝RLIMIT(MGLSRNG*0.2,10000.0,4000.0)
DISTDCEND＝MAX(500.0,MGLSRNG-DISLEFT)
其中，[MXE,MYE]为飞机当前位置坐标；[XENAV,YENAV]为目标点的位置坐标；MGLSRNG为当前航段的剩余水平距离；DISLEFT为预留长度，取当前航段剩余长度的20％，保证飞机在到达目标点前有一定的高度改平缓冲过程；DISTDCEND为飞机当前位置到目标点的水平距离，与500取大的目的是防止后续计算的除零异常；RLIMIT为限幅函数。
步骤二，计算完成当前航段剩余部分需用下沉率：
TEND＝DISTDCEND/MVELTOTL
HDCLL_DECEND＝(ALTCMD-MINALT)/TEND
其中，MVELTOTL为飞机当前地速；TEND为完成当前航段剩余部分需用的时间；ALTCMD为当前高度指令；MINALT飞机当前高度；HDCLL_DECEND为需用下沉率。
步骤三，计算期望下沉率HDCLL1
HDCLL2＝RLIMIT(MINVELUP，-1.0，HDCLL)
HDCLL1＝RLIMIT(HDCLL_DECEND,HDCLL2,HDCLL)
HDCLL2为缓降时的最小下沉率，当人工超控或转人工时，HDCLL2会和飞机当前下沉率MINVELUP保持一致，从而当飞机控制权由飞行员转交给自动驾驶时，飞机将以不高于飞行员退出干预前的下沉率继续实施缓降。

Claims (1)

1.一种基于航程航时性能的无人机自动高度缓降控制方法，其特征为所述方法包括以下步骤：
步骤一，计算飞机当前位置到目标点的水平距离：
MGLSRNG＝SQRT((MXE-XENAV)2+(MYE-YENAV)2)
DISLEFT＝RLIMIT(MGLSRNG*a％,10000.0,4000.0)
DISTDCEND＝MAX(500.0,MGLSRNG-DISLEFT)
其中，[MXE,MYE]为飞机当前位置坐标；[XENAV,YENAV]为目标点的位置坐标；MGLSRNG为当前航段的剩余水平距离；DISLEFT为预留长度，设取当前航段剩余长度的a％；DISTDCEND为飞机当前位置到目标点的水平距离，与500取大的目的是防止后续计算的除零异常；RLIMIT为限幅函数；
步骤二，计算完成当前航段剩余部分需用下沉率：
TEND＝DISTDCEND/MVELTOTL
HDCLL_DECEND＝(ALTCMD-MINALT)/TEND
其中，MVELTOTL为飞机当前地速；TEND为完成当前航段剩余部分需用的时间；ALTCMD为当前高度指令；MINALT飞机当前高度；HDCLL_DECEND为需用下沉率；
步骤三，计算期望下沉率HDCLL1：
HDCLL2＝RLIMIT(MINVELUP，-1.0，HDCLL)
HDCLL1＝RLIMIT(HDCLL_DECEND,HDCLL2,HDCLL)
HDCLL2为缓降时的最小下沉率，当人工超控或转人工时，HDCLL2会和飞机当前下沉率MINVELUP保持一致，从而当飞机控制权由飞行员转交给自动驾驶时，飞机将以不高于飞行员退出干预前的下沉率继续实施缓降。
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Patentee before: AVIC CHENGDU AIRCRAFT DESIGN & Research Institute

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