【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于舰载无人直升机飞行控制，尤其涉及一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制结构及方法。
技术介绍
1、无人直升机自主舰面起降过程可以描述为:飞行控制系统控制无人直升机在纵横向保持相对位置的同时，垂向完成自动起飞。在执行任务后，完成返航进场、进近下滑，悬停跟进至甲板正上方，待无人直升机接收到自主着舰指令，飞行控制系统控制无人直升机纵横向保持相对位置，垂向开始自动着舰，在甲板上方5m等待静息期，当出现理想着舰时机后，控制无人直升机快速降落至甲板上，完成着舰。
2、位置快速调整并保持的目的是为了在起降过程中位置快速调整，避免位置纠正不及时造成危险或无法准确降落至格栅。目前已知的控制方法多为无人机位置保持控制方法，其核心是pid控制算法；另一类是基于非线性pid或变结构非线性控制方法，主要根据位置偏差调整控制策略及参数。
3、目前已知的控制方法在位置偏差逐步减小至0的过程中，控制量随偏差减小而瞬间减小甚至消失，导致位置保持效果变差。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题：针对舰载无人直升机自主舰面起降位置控制的问题，提供了一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制结构及方法。
2、本专利技术的技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制结构，所述控制结构包括：内环支路、外环支路和快速调整控制环支路；所述快速调整控制环支路以直升机位置控制偏差为输入，解算后输出控制变距至相应舵面进行直升机
4、所述内环支路用于直升机的姿态和角速率反馈控制；
5、所述外环支路用于直升机的速度和位置反馈控制；
6、所述快速调整控制环支路用于直升机位置快速调整并保持控制。
7、第二方面，本专利技术还提供一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，步骤1)：设计快速调整控制环支路的位置快速控制增益kn及动态调整量rk；
8、步骤2)：当开启直升机位置控制时，实时根据直升机位置偏差调整动态调整量kk
9、步骤3)：实时根据直升机位置偏差解算快速调整控制量c。
10、进一步的，动态调整量kk的具体调整方式为：
11、
12、式中|δl|为位置偏差绝对值。
13、进一步的，调整控制量c具体为：c＝ckeep+cn
14、其中：ckeep为位置偏差绝对值小于0.2m时，保留的上一拍输出的cn；cn＝k*kn×δl，式中，cn做限幅处理，限幅后的值与上一拍的cn比较，保留绝对值大的一个输出至控制变距。
15、进一步的，所述方法还包括：
16、步骤4)：当直升机位置偏差绝对值小于0.2m时，cn值清零，ckeep值保留；
17、步骤5)：当解除直升机位置控制时，cn和ckeep两个值同时清零，即快速调整控制量c清零。
18、进一步的，纵向位置快速控制控制律解算表达式，见下式：
19、δδx＝kθ(θ-θg)+kqq+kx(x-xg)+kvx(vx-vxg)+cx
20、cx＝cxkeep+cxn
21、cxn＝kkx*kxn*(x-xg)
22、其中，δδx为纵向通道控制律解算结果；kθ为俯仰角控制参数，θ为俯仰角，θg为俯仰角指令，kq为俯仰角速率控制量，q为俯仰角速率，kx为纵向位置控制参数，x为纵向位置，xg为纵向位置指令，kvx为纵向速度控制参数，vx为纵向速度，vxg为纵向速度指令，cx为纵向位置快速控制量，cxkeep为纵向位置偏差绝对值小于0.2m时保留的上一排输出的cxn，kkx为纵向位置快速调整控制参数增益，kxn为纵向位置快速控制控制增益。
23、进一步的，横向位置快速控制控制律解算表达式，见下式：
24、δδy＝kφ(φ-φg)+kpp+ky(y-yg)+kvy(vy-vyg)+cy
25、cy＝cykeep+cyn
26、cyn＝kky*kyn*(y-yg)
27、其中，δδy为横向通道控制律解算结果；kφ为滚转角控制参数，φ为滚转角，φg为滚转角指令，kp为滚转角速率控制量，p为滚转角速率，ky为横向位置控制参数，y为横向位置，yg为横向位置指令，kvy为横向速度控制参数，vy为横向速度，vyg为横向速度指令，cy为横向位置快速控制量，cykeep为横向位置偏差绝对值小于0.2m时保留的上一排输出的cyn，kky为横向位置快速调整控制参数增益，kyn为横向位置快速控制控制增益。
28、第三方面，本专利技术还提供一种舰载无人直升机，所述舰载无人直升机采用所述的方法进行直升机位置快速调整并保持。
29、本专利技术采用上述技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
30、1)本专利技术设计了舰载无人直升机快速调整位置并保持的控制方法；
31、2)在某型无人直升机自动着舰试验中，通过该方法成功将无人直升机位置偏差控制在格栅允许范围内。
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1.一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制结构，其特征在于，所述控制结构包括：内环支路、外环支路和快速调整控制环支路；所述快速调整控制环支路以直升机位置控制偏差为输入，解算后输出控制变距至相应舵面进行直升机位置快速调整；
2.一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求5所述的一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，其特征在于，
8.一种舰载无人直升机，其特征在于，所述舰载无人直升机采用如权利要求2-7中任一项的方法进行直升机位置快速调整并保持。
【技术特征摘要】
1.一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制结构，其特征在于，所述控制结构包括：内环支路、外环支路和快速调整控制环支路；所述快速调整控制环支路以直升机位置控制偏差为输入，解算后输出控制变距至相应舵面进行直升机位置快速调整；
2.一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种舰载无人直升机位置快速调整并保持的控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种舰载无人直升机位置快速调整并...
【专利技术属性】
技术研发人员：段国强，阚兆成，曾国贵，王刚强，王青林，胡琴，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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