一种无人直升机自动起降控制策略

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1、第31卷2010经第2期2月航空学报ACT‘AAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．2Feb．2010文章编号：1000一6893(2010)02一0363一05一种无人直升机自动起降控制策略盛守照，王道波，姜斌，赵超(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)AutonomousTakeoffandLandingControlStrategyforUnmannedHelicopterShengShouzhao，WangDaobo，JiangBin，ZhaoChao(CollegeofAutomationEngineering

2、，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：无人直升机起降的关键是纵横向姿态保持和滑移控制，以及垂向升降速度的平稳性控制，避免纵横向滑移时受地面约束而引起倾翻和垂向近地颠簸。提出一种无人直升机自动起降控制策略，纵横向利用地面支撑力、姿态和滑移构成反馈控制，垂向利用地面支撑力判断离地和着陆，并通过高度指令牵引控制升降速度。引入地面支撑力反馈控制确保离地瞬时纵横向力和力矩平衡，使无人直升机离地时失去地面约束后能够垂直起飞，引入姿态和滑移反馈抑制无人直升机起降过程中姿态变化和滑移，两者本

3、质上构成并联控制。该策略在某无人直升机试飞试验中获得了成功应用，为无人直升机自动起降技术发展提供有益的借鉴经验。关键词：起飞；降落；无人飞行器；姿态控制；侧滑；力反馈中图分类号：V212．4文献标识码：AAbstract：Toavoidoverturningcausedbygroundconstraints，longitudinalandlateralskiddingandverticalbumpingagainsttheground，attitudecontrol，skiddingcontrolandverticalvelocitycontrolarethecrucialc

4、on—siderationsinanunmannedhelicoptertakeoffandlanding．Inthisarticleanautonomoustakeoffandlandingcontrolstrategyforunmannedhelicoptersisproposed，inwhichthelongitudinalandlateralcontrolisbasedonthegroundforce，attitudeandskiddingfeedbacks，andtheverticalcontrolincludestakeoffandlandingjudg—ment

5、bythegroundforceandvelocitycontrolbasedonheightdemandtraction．GroundforcefeedbacksareusedtOkeepinbalancethelongitudinalandlateralforceandthemomentSOthatthehelicoptercantakeoffver—ticallywhilelosingthegroundconstraintsattitudeandskiddingfeedbacksareusedtOkeeptheunmannedheli—copterhorizontala

6、ndpreventitslongitudinalandlateralmovementintheprocessoftakeoffand／orlanding；tO—gethertheyconstituteanessentiallyparallelcontrolmechanism．Thestrategyisverifiedsuccessfullyduringtheflighttestofanunmannedhelicopter，whichprovidesusefulexperienceforthedevelopmentofunmannedheli—copterautonomoust

7、akeoffandlandingtechnology．Keywords：takeoff；landing；unmannedvehicle；attitudecontrol；skidding；forcefeedback．无人直升机具有垂直起降、空中悬停、协调转弯、前飞和后飞等多种飞行模态，其具有的独特飞行能力使其成为唯一能够到达任何地形和区域的运输工具和装备，军事上已用于战场监视、靶试目标、搜索、舰载反潜反舰和中继引导等领域。飞行器无人化是21世纪世界航空领域发展的一个大趋势，世界主要发达国家一直非常重视无人