【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机控制系统，具体为基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统。
技术介绍
1、低空载人无人机是一种能够在低空空域进行载人飞行的无人机系统。它结合了无人机的灵活性和载人飞行的便利性，具有高效、便捷、环保等特点。低空载人无人机通常采用模块化设计，方便维护和升级，机体结构多选用高强度、轻量化的复合材料，如碳纤维、钛合金等，以保障强度和减轻重量。
2、cn112947525a公开了一种电动载人飞行器飞行控制系统及飞行控制方法，包括中央处理器模块，中央处理器模块包括至少两个处理器，至少两个处理器包括第一处理器和第二处理器，第一处理器和第二处理器相互连接；其中第一处理器用于获取电动载人飞行器的飞行数据，对飞行数据进行计算处理，形成控制指令，将控制指令发送给第二处理器；第二处理器用于分别与第一处理器和电动载人飞行器的动力系统连接，将从第一处理器接收的控制指令转换为控制信号，向所述动力系统输出控制信号，以使动力系统根据控制信号控制所述电动载人飞行器的飞行，能够提高控制反应速度，实现对电动载人飞行器更快捷、实时地控制。
3、低空载人无人机不仅需要如上述技术所示，对控制反应速度进行提升，在实际飞行中，尤其是针对倾转旋翼无人机，还需要克服较多的问题，如：
4、过渡飞行模式困难：倾转旋翼无人机需要在直升机（或多旋翼）模式和固定翼飞机模式之间快速、平稳地转换。这个过程中，旋翼的流场与尾迹复杂，且桨叶的气动力变化直接影响飞行器的平衡和操纵，使得过渡模态的控制尤为困难。
5、气动干扰问题：
6、多模式控制融合：倾转旋翼无人机需要同时集成直升机（或多旋翼）和固定翼飞机的控制系统，实现两种控制逻辑的无缝切换，增加了系统的复杂性和操作难度。
7、飞行稳定性：面对复杂的气象条件和飞行环境，飞行控制系统的稳定性仍待提高，以防止晃动和失控。
8、综上所述，目前的倾转旋翼低空载人无人机在控制系统上还有较大的改进空间。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，解决了目前的倾转旋翼低空载人无人机在控制系统上存在的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，包括：
3、初始化与预检查模块，用于启动系统，自检硬件，加载飞行计划，检查天气与空域安全；
4、垂直起降控制模块，用于控制旋翼实现稳定悬停和垂直起降，通过pid调节和地面效应补偿算法保持飞行稳定；
5、过渡飞行控制模块，用于旋翼倾转至水平，在垂直与水平飞行模式间平稳过渡，动态调整推力分配，集成振动抑制系统，稳定过渡飞行；
6、巡航飞行控制模块，用于控制飞行器在固定翼模式下稳定巡航，自动驾驶控制姿态、高度、速度，支持空中加油/充电和动态航路点调整；
7、避障与路径规划模块，用于实时检测障碍物，动态规划避障路径，结合多传感器融合和自主决策优化飞行策略；
8、降落控制模块，用于启动降落模式，控制旋翼倾转垂直和精确控制旋翼转速，通过pid控制实现平稳着陆，并评估着陆区域安全；
9、飞行后处理与分析模块，用于记录并分析飞行数据，评估性能，收集乘客反馈，进行远程故障诊断与维护计划，为后续飞行策略的优化提供数据。
10、优选的，所述初始化与预检查模块的具体工作步骤为：
11、s1.1、系统启动与硬件自检：系统启动后，首先进行硬件自检，确保包括旋翼、机翼、发动机、传感器在内的关键部件处于正常工作状态；
12、s1.2、加载飞行计划与参数设定：
13、s1.2.1、加载飞行计划，包括起飞点、巡航路径、降落点以及中间的紧急停靠点；
14、s1.2.2、设定起飞模式，并设定巡航高度、速度限制的飞行参数；
15、s1.2.3、根据飞行计划区域和当前气象条件，设定最小安全飞行条件，包括风速限制、能见度要求，用于后续的自动天气与空域检查；
16、s1.3、自动天气与空域检查：
17、s1.3.1、通过连接气象数据库和空管系统，自动检查飞行计划区域的天气条件和空域限制；
18、s1.3.2、验证当前风速、能见度是否满足设定的最小安全飞行条件；
19、s1.3.3、确保飞行路径不会侵犯任何受限空域或违反航空法规。
20、优选的，所述垂直起降控制模块的具体工作步骤为：
21、s2.1、切换到垂直起降模式：飞行器接收到垂直起降指令后，旋翼开始倾转至垂直位置，准备进行垂直起飞或降落；
22、s2.2、通过pid控制器调节旋翼转速：使用pid控制器来精确调节旋翼的转速，以实现稳定的悬停或垂直上升或下降，旋翼转速控制信号ω的计算公式为：
23、；
24、其中 e(t) 是当前高度与目标悬停高度 hhover之间的误差，表示高度误差 e(t) 随时间 t 的变化率，kp、ki、kd分别是pid控制器的比例、积分、微分增益，τ 是积分变量，为被积函数；
25、s2.3、增加地面效应补偿算法：当飞行器接近地面时，即高度低于地面效应阈值高度 hge时，自动启动地面效应补偿算法，通过调整旋翼转速和飞行器的姿态，以减小地面效应对悬停稳定性的影响；
26、设定参数包括：目标悬停高度 hhover、垂直速度 vz、地面效应阈值高度 hge、补偿增益 kge。
27、优选的，所述过渡飞行控制模块的具体工作步骤为：
28、s3.1、启动过渡模式：当飞行器达到预定的飞行高度或位置时，系统自动或手动触发过渡模式；此时，开始逐渐倾转旋翼从垂直位置向水平位置过渡；
29、s3.2、动态调整推力分配：
30、s3.2.1、计算推力分配：使用公式trotor= f(θ，ttotal)计算旋翼所需提供的推力，其中θ是当前的旋翼倾转角，ttotal是满足飞行需求所需的总推力，根据总推力减去旋翼推力得到机翼所需推力twing= ttotal- trotor；
31、s3.2.2、实时调整：随着旋翼倾转角的不断变化，系统结合传感器数据实时调整旋翼和机翼的推力分配，以保持飞行器的稳定性和姿态控制；
32、s3.3、集成主动振动抑制系统：
33、s3.3.1、设定参数：
34、过渡角速度θ^，即定义旋翼倾转的最大允许角速度；
35、过渡时间ttransition，即预计完成整个过渡过程所需的时间；
36、振动阈值νthreshold，即设定一个振动水平的上限，当检测到振动超过振动阈值νthreshold时，启动振动抑制措施；
37、振动抑制增益kvibrat本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述初始化与预检查模块的具体工作步骤为：
3.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述垂直起降控制模块的具体工作步骤为：
4.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述过渡飞行控制模块的具体工作步骤为：
5.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述巡航飞行控制模块的具体工作步骤为：
6.根据权利要求5所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：S4.4中，自动驾驶仪自动调整生成巡航路径的步骤具体为：
7.根据权利要求6所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：飞行过程中，飞行器还需根据当前电量或燃料情况，调整飞行速度和高度，以延长续航时间，具体步骤包括：
8.根据权利要求
9.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述降落控制模块的具体工作步骤为：
10.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述飞行后处理与分析模块的具体工作步骤为：
...【技术特征摘要】
1.基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述初始化与预检查模块的具体工作步骤为：
3.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述垂直起降控制模块的具体工作步骤为：
4.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述过渡飞行控制模块的具体工作步骤为：
5.根据权利要求1所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效飞行控制系统，其特征在于：所述巡航飞行控制模块的具体工作步骤为：
6.根据权利要求5所述的基于倾转复合翼的低空载人无人机高效...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小东，
申请(专利权)人：观典防务技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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