一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法技術

本發明專利技術屬于無人機高度控制技術，具體涉及一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法。本發明專利技術包括一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法。本發明專利技術通過融合當前無人機的飛行高度、飛行狀態以及無人機接收到的高度指令等信息，經過基于非線性滯環的高度模態切換邏輯和指令解算，計算出高度控制指令，控制無人機的飛行高度快速跟蹤到目標高度，使無人機具備在不同飛行狀態實時下響應高度指令和快速跟蹤到指令高度的能力。

A fast height tracking method based on nonlinear hysteresis loop

The invention belongs to the unmanned aerial vehicle height control technology, in particular to a fast height command tracking method based on nonlinear hysteresis loop. The present invention includes a fast loop height command tracking method based on nonlinear hysteresis loops. The present invention through the integration of the UAV flight altitude and flight condition and received high machine instructions and other information, through the calculation of high mode switching logic and the instruction of nonlinear hysteresis based on the calculated height of the control command, the control of UAV flight altitude fast tracking to the target height, the UAV with different flight the real-time response under high instruction and fast tracking ability to command height.

【技術實現步驟摘要】
一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法
本專利技術屬于無人機高度控制技術，具體涉及一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法及實現。
技術介紹
無人機在高空的工作方式為高度控制，即跟蹤高度指令，當無人機的當前飛行高度與高度指令相差較大時，無人機以高度控制模態跟蹤高度指令所需要得時間較長。一般無人機的高度控制的升降速度能力為6m/s，當高差為60m需要10s的調節時間，若無人機采用俯仰角表速模態的方式，一般無人機的表速控制在升降速度方向上的調整能力為大于等于15m/s，則60m的高差僅需4s。但無人機只能用高度控制的方式來定高飛行，所以當無人機當前飛行高度接近高度指令后又需要切換至高度控制模態對高度指令進行微調。
技術實現思路
本專利技術提出了一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法及這種方法的軟件實現流程。通過對無人機在不同高度差下的控制模態的切換，解決了無人機對高度指令進行快速響應的技術問題。本專利技術提供一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法，具體步驟如下：步驟1：高度指令跟蹤模塊接收高度測量值、高度指令、飛行狀態信息；所述飛行狀態信息包括：平飛、下降、爬升；步驟2：高度指令跟蹤初始化，判斷是否是第一拍進入高度控制模態，如果是第一拍，進行高度指令跟蹤初始化；如果不是，則執行高度控制模態切換邏輯，生成控制模態字；步驟3：根據控制模態字執行相應的高度指令計算；步驟4：向升降舵輸出高度指令。上述步驟2中所述的高度指令跟蹤初始化具體步驟如下：A:計算第一拍的高度差DH，DH是指高度指令和實際高度的差；B:如果第一拍高度差DH大于DH0，則將高度控制模態字置為俯仰角表速控制；否則，執行第三步。DH0表示最大的高度差絕對值；C:如果第一拍高度差DH小于-DH0，則將高度控制模態字置為俯仰角表速控制；否則，執行D；D:如果第一拍高度差DH大于-DH0，則將高度控制模態字置為高度控制。步驟2中所述的高度控制模態切換邏輯，具體步驟如下：A：計算連續四拍的高度差DH；B：如果高度差DH連續4拍小于-DH0m,則調度俯仰角表速控制；C：如果高度差DH連續4拍大于DH0m,則調度俯仰角表速控制；D：如果高度差DH連續4拍大于–DH0m并且小于-DH1m，需根據此時無人機的飛行狀態分別處理：如果此時為無人機的飛行狀態為平飛，那么調度高度控制；否則，調度俯仰角表速控制。所述DH1表示最小的高度差絕對值，DH1<DH0；E：如果高度差DH連續4拍大于–DH1m并且小于DH1m，調度高度控制；F：如果高度差DH連續4拍大于DH1m并且小于DH0m，需根據此時無人機的飛行狀態分別處理：如果此時為無人機的飛行狀態為平飛，那么調度高度控制；否則，調度俯仰角表速控制。有益效果：本專利技術通過融合當前無人機的飛行高度、飛行狀態以及發給無人機的高度指令等信息，自動計算無人機高度控制指令，控制無人機自動快速地跟蹤到目標高度。當高度差較大時，本專利技術可以控制無人機快速達到目標高度；當高度差較小時又可以對高度控制指令進行微調，控制無人機定高飛行。具有重要的工程應用價值。附圖說明圖1---高度指令快速跟蹤模塊接口圖。圖2---基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤流程圖。圖3---高度指令跟蹤初始化流程圖。圖4---高度控制模態切換邏輯流程圖。具體實施方式基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法，具體實施步驟如下：(1)如圖2所示，實現基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤的總調度函數；(2)實現獲取無人機飛行高度和高度指令的接口函數；(3)如圖3所示，實現高度指令跟蹤初始化的執行函數；(4)如圖4所示，實現高度控制模態切換邏輯的執行函數；(5)實現高度指令計算函數。下面以輸入的飛行狀態和連續四拍高度差為例，結合圖2對本方法的具體實施步驟進行詳細說明：假設：(1)執行周期是20ms；(2)DH0＝50m；DH1＝25m。實施步驟是：(1)周期性調度高度指令跟蹤程序；(2)如果第一拍高度差DH大于DH0或者小于-DH0，則將高度控制模態字置為俯仰角表速控制模態，其余情況置為高度控制模態。該步驟只執行一次；(3)執行高度控制模態切換邏輯，該步驟輸出的高度控制模態字結果如表1列出所示；(4)根據第(3)步得到的高度控制模態字執行相應的高度指令計算。表1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法，其特征在于，具體步驟如下：步驟1：高度指令跟蹤模塊接收高度測量值、高度指令、飛行狀態信息；所述飛行狀態信息包括：平飛、下降、爬升；步驟2：高度指令跟蹤初始化，判斷是否是第一拍進入高度控制模態，如果是第一拍，進行高度指令跟蹤初始化；如果不是，則執行高度控制模態切換邏輯，生成控制模態字；步驟3：根據控制模態字執行相應的高度指令計算；步驟4：向升降舵輸出高度指令。

【技術特征摘要】
1.一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法，其特征在于，具體步驟如下：步驟1：高度指令跟蹤模塊接收高度測量值、高度指令、飛行狀態信息；所述飛行狀態信息包括：平飛、下降、爬升；步驟2：高度指令跟蹤初始化，判斷是否是第一拍進入高度控制模態，如果是第一拍，進行高度指令跟蹤初始化；如果不是，則執行高度控制模態切換邏輯，生成控制模態字；步驟3：根據控制模態字執行相應的高度指令計算；步驟4：向升降舵輸出高度指令。2.根據權利要求1所述的一種基于非線性滯環的快速高度指令跟蹤方法，其特征在于，步驟2中所述的高度指令跟蹤初始化具體步驟如下：A:計算第一拍的高度差DH，DH是指高度指令和實際高度的差；B:如果第一拍高度差DH大于DH0，則將高度控制模態字置為俯仰角表速控制；否則，執行第三步。DH0表示最大的高度差絕對值；C:如果第一拍高度差DH小于-DH0，則將高度控制模態字置為俯仰角表速控制；否則，執行D；D:如果第一拍高度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田貝，聞子俠，張向虎，鹿雪玲，
申請(專利權)人：中國航空工業第六一八研究所，
類型：發明
國別省市：陜西,61