无人直升机自动着舰导引控制设计与验证

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1、总第179期2014年第2期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．179No．22014文章编号：1673—1220(2014)02-029437无人直升机自动着舰导引控制设计与验证赖水清，严峰，王青林(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自动着舰的特点和需求，研究着舰导引轨迹生成，进行着舰导引轨迹跟踪控制设计，并通过仿真和飞行试验验证跟踪控制的精确性。关键词无人直升机；着舰导引控制中图分类号：V249．122文献标识码：ADesignandValidateofFli

2、ghtPathControlofAutomaticCarrierLandingforUnmannedHelicopterLAIShuiqing，YANFengi，WANGQinglin(ChinahelicopterResearchanddevelopmentInstitute．Jingdezhen333001，China)AbstractThispaperaimedatthecharacteristicsandrequirementsofunmannedhelicopterauto—maticcarrierlandin

3、g，theguidancepathcreateofautomaticcarrierlandingwasresearched，thenthedesignofautomaticcarderlandingguidancetrackcontrolwasdeveloped，finallythecontrolpreci—sionofautomaticcarrierlandingguidancetrackwasvalidatedbysimulationandflighttest．Keywordsunmannedhelicopter；a

4、utonomouscarrier；landingcontrol0引言无人直升机自动着舰过程是一个复杂且危险的过程，天气变化、舰面紊流及甲板运动等都会影响着舰的成败，关系到无人直升机的着舰安全。特别是无人直升机自动着舰环境为漂浮在海洋中的飞行甲板，舰船在航行中受到风浪的影响，舰体产生俯仰、横滚、起伏等运动，导致飞行甲板的起降点是一个六自由度的空间运动点，严重影响无人直升机的着舰定位。要保证无人直升机安全地着舰，需要实时探测目标的位置、航迹，同时监测飞行甲板的运动参数，将信息发送给无人直升机飞行控制系统，实时调整无人直升机飞

5、行姿态，导引无人直升机按照合适的下滑轨迹着舰¨。。无人直升机着舰导引控制以精确的舰船、直升机运动状态信息为基础，实时生成着舰导引轨迹，按照着舰导引轨迹提供的高度剖面和速度剖面进行高度回路和速度回路的跟踪控制，实现无人直升机的自动近舰与着舰。1自动着舰控制流程无人直升机自动着舰过程是从巡航状态进入下滑飞行，接近舰船后跟踪舰船前进，然后移至甲板着收稿日期：2014—03—15作者简介：赖水清(1964一)，男，江西丰城人，学士，研究员，研究方向：无人直升机飞行控制。·30·直升机技术总第179期舰点上方，在合适的时机下降着舰

6、(图1)。着舰导引飞行过程的流程为stepl至step7。图l无人直升机自动着舰示意图无人直升机自动着舰控制流程如下：Stepl捕捉到要求无人直升机返航进场的指令，判断无人直升机是否满足返航进场条件，如果满足，进入Step2，否则转入巡航。Step2综合无人直升机与舰船的状态信息，实时规划出一条进场参考轨迹。Step3控制无人直升机跟踪进场轨迹至悬停跟进点，并与舰船速度同步。Step4手动或自动发出悬停跟进指令，再次综合无人直升机与舰船的状态信息，实时规划出一条高度保持的悬停跟进着舰轨迹。Step5控制无人直升机跟踪规划

7、的着舰轨迹移动到着舰点正后方或正上方并与舰船保持同步。Step6以着舰点中心区域为目标，在着舰点上方与舰船速度保持的条件下，进行位置调整。Step7如果位置调整满足着舰要求，则转入舰面自动着舰过程；否则，且调整时间超过设定值，则复飞。Step8再次综合无人直升机状态与舰船状态信息，实时规划出垂向着舰轨迹。、Step9控制无人直升机精确跟踪垂向着舰轨迹和垂向速度，使无人直升机下降到捕捉“间息期”的位置。SteplO触发甲板运动补偿指令和捕捉“间息期”指令。Stepl1当捕捉到“问息期”，同时间息期时段满足着舰要求时，转入S

8、tepl2。若捕捉时间超过设定时间，则复飞。Stepl2切换无人直升机外回路，由位置控制切换为速度控制，无人直升机连续下降至着舰。Stepl3当判断触舰时，纵横向、航向保持闭环控制，高度通道解除闭环，总距以一定的速率迅速降低。Stepl4解除纵横向、航向控制，发动机转入慢车、暖车、怠速状态，最后停车，自动着舰结束。捕