小型无人直升机自动起降控制技术研究及验证

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1、总第177期2013年第4期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．177No．42013文章编号：1673．1220(2013)04-010-05小型无人直升机自动起降控制技术研究及验证高保方1，曾国贵2，廖智麟2，阚兆成2(1．海军驻景德镇地区航空军事代表室，江西景德镇333002；2．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要针对无人直升机有／无地效悬停状态的飞行特性，综合考虑在自动起飞与自动着陆过程中无人直升机过渡状态存在明显的差异，开展了无人直升机自动起降过程控制特性研究，给出了无人直升机自动起降控制策略及其控制律，进行了半物理仿真，并将研究成

2、果应用到样例无人直升机的自动起降控制中，较好地实现了样例无人直升机的自动起降功能并满足相应的控制要求。关键词无人直升机；自动起飞；自动降落；控制中图分类号：V249．12文献标识码：AAuto-takeoffandAuto-landingControlDesignforSmallUnmannedHelicopterGAOBaofan91，ZENGGuogui2，LIAOZhilin2。KANZhaochen92(1．MilitaryRepresentativeBureauBasedinJingdezhenAreaofNavy，Jingdezhen333002，China；2．China

3、HelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractAccordingtotheflyingspecialityoftheunmannedhelicoptergroundeffectandoutofgroundeffecthangingstate，thisarticleresearchedtheunmannedhelicopterauto-takeoffandauto-landingprocesscontrolspeciality，whichsyntheticallyconsideredthe

4、obviousdifferenceofthetransi·tionstateoftheunmannedhelicopterinprocessofauto．takeoffandauto．1anding．Articleshowedcontroltacticandcontrollawoftheunmannedhelicopterauto-takeoffandauto—landing，andachieveself-physicsemulation．Theresearchresultofarticlewasusedtotheunmannedhelicopterauto-take-offandau

5、to-landingcontr01．Theresultshowedthatachievetheun．mannedhelicopterauto·takeoffandauto—landingfunctionandsatisfycontrolneed．Keywordsunmannedhelicopter；auto：takeoff；auto-landing；controlo雅要黧茎藿鬈豢徽耋甓靛量无人直升机的自动起飞和自动着陆过程(以下飞和着陆过程中不能被忽视)，自动起降过程短，控收稿日期：2013—06—13作者简介：高保方(1980一)，男，江苏兴化人，大学本科，工程师，主要研究方向：直升

6、机总体。2013年第4期高保方，曾国贵，廖智麟，等：小型无人直升机自动起降控制技术研究及验证‘11·制要求高⋯。无人直升机自动起降在控制方法上与其空中飞行控制有很大不同，既要使无人直升机能保持平衡姿态稳定垂直起降，又要在无人直升机自动起降的不同阶段采用不同的控制策略控制总距的变化，从而确保无人直升机平稳、安全地实现自动起降功能。1自动起降过程的控制要求无人直升机是一个非线性、强耦合系统，其自动起降过程的主控通道为总距通道，同时由于总距的变化会引起其它通道的耦合响应，在设计总距通道的控制策略时必须考虑其他通道的耦合影响。自动起降过程中，无人直升机的状态都是在一个很小的范围内变化，从工程实

7、现的可行性考虑，在具体设计自动起降控制律时只考虑操纵耦合而忽略状态耦合的影响。在无人直升机控制系统设计中将其分为五个控制通道，分别为纵向通道、横向通道、航向通道、高度通道和发动机通道。为了保证自动起降过程的安全，无人直升机控制系统对其各通道的控制效果都提出了较高的要求：1)垂直离地／垂直触地瞬时，无人直升机的俯仰力矩和滚转力矩呈平衡状态，且垂直离地／垂直触地过程中俯仰角和滚转角必须在约束范围之内；2)起飞与着陆过程对最大俯仰角速率和最大滚转角速