. 一種小型無人直升機自動起飛控制策略，其特征在于：它包括以下步驟： 步驟一：飛行控制系統(tǒng)接收到自動起飛控制指令，首先進入自動起飛準備階段，對是否 響應起飛指令做出判斷； 步驟二：若上述步驟一確定直升機響應起飛指令，則進入自動起飛后續(xù)準備階段，發(fā) 動機自動開車并施加轉速穩(wěn)定控制，同時，飛行控制系統(tǒng)開始記錄當前停留位置的經度、煒 度、高度和偏航角信息，并求取平均值；否則，不響應起飛指令，直升機保持原有狀態(tài)； 步驟三：若上述步驟二確定發(fā)動機轉速穩(wěn)定在正常工作狀態(tài)，總距Sral開始按照一定 速率自增到預離地總距Sralclff; 步驟四：若上述步驟三確定總距達到預離地總距Sralclff,飛行控制系統(tǒng)開始調用基本 控制律，對直升機施加平面位置和姿態(tài)控制，總距通道繼續(xù)自增直到直升機完全離地； 步驟五：若上述步驟四確定直升機處于離地狀態(tài)，自動起飛進入垂直爬升階段，將離地 總距作為起飛配平總距，開始調用垂向通道控制律直到直升機高度接近設定起飛高度； 步驟六：若上述步驟五確定直升機高度接近設定起飛高度，自動起飛進入定點懸停階 段并調用定點懸?？刂坡?，直升機自動起飛過程結束。2. 根據權利要求1所述的一種小型無人直升機自動起飛控制策略，其特征在于：步驟 一中所述的"對是否響應起飛指令做出判斷"，其具體實施步驟為： (I. 1)判斷直升機當前是否處于地面停留狀態(tài)，【具體實施方式】如下： (a) 在直升機起落架上添加4個限位開關，分別安裝在起落架的四個角落，保證直升機 在地面停留狀態(tài)時都可以使其中至少一個限位開關的狀態(tài)發(fā)生改變； (b) 四個限位開關并聯(lián)接入判斷電路，若直升機起落架離地時，四個限位開關全部斷 開，電路也處于斷開狀態(tài)，此時AD轉換系統(tǒng)輸入量變?yōu)?,從而告知控制系統(tǒng)直升機當前處 于離地狀態(tài)；若直升機起落架接地時，四個限位開關中至少有一個開關進入閉合狀態(tài)，電路 接通，AD轉換系統(tǒng)有電壓值輸入，從而告知控制系統(tǒng)直升機當前處于地面停留狀態(tài)； (1.2) 若步驟（I. 1)確定直升機當前處于地面停留狀態(tài)，則調用舵機自檢程序對直升 機伺服機構進行自檢；否則，不滿足自動起飛條件，并將此信息反饋至飛行控制系統(tǒng)； (1.3) 若步驟（1.2)確定直升機伺服機構自檢回報狀態(tài)正常，貝IJ無人直升機滿足自動 起飛條件；否則，不滿足自動起飛條件；將直升機是否滿足起飛條件反饋至飛行控制系統(tǒng)。3. 根據權利要求1所述的一種小型無人直升機自動起飛控制策略，其特征在于：步驟 二所述的"飛行控制系統(tǒng)開始記錄當前停留位置的經度、煒度、高度和偏航角信息，并求取 平均值"，其計算公式如下：式中，Bn、Ln、Hn、it"分別為每個周期記錄的煒度值、經度值、高度值和偏航角，N為記錄 的總周期數(shù)，Bp_a"、Lp_a"、Hp_a"、it分別為求取的煒度平均值、經度平均值、高度平均值和 偏航角平均值。4. 根據權利要求1所述的一種小型無人直升機自動起飛控制策略，其特征在于：步驟 三所述的"總距Sral開始按照一定速率自增到預離地總距S^lciff"，其具體實施步驟為： (3. 1)總距Sral開始按照一定速率自增； (3.2) 若步驟（3. 1)中的Sral滿足Sral<Sral_rff，則重復步驟（3. 1);否則，總距Sral 達到預離地總距Sralciff,停止自增，并將此信息反饋至飛行控制系統(tǒng)； 其中，步驟（3.1)中所述的"總距Sral開始按照一定速率自增"，其計算公式如下： Aol=^olu +?,^ 式中，為自檢后總距初始值；％。,為總距自增速率；t為總距自增時間。5. 根據權利要求1所述的一種小型無人直升機自動起飛控制策略，其特征在于：步驟 四所述的"對直升機施加平面位置和姿態(tài)控制"，其控制期望值的具體計算公式如下：式中，BE，LE，也沒別為煒度期望值、經度期望值和偏航角期望值；Bp_a"、Lpaw、!^_a"為 步驟二求取的煒度平均值、經度平均值和偏航角平均值。6. 根據權利要求1所述的一種小型無人直升機自動起飛控制策略，其特征在于：步驟 四所述的"總距通道繼續(xù)自增直到直升機完全離地"，其具體實施步驟為： (4. 1)總距通道繼續(xù)以一定速率自增； (4. 2)根據直升機的著陸傳感器狀態(tài)和相對高度測量計共同判斷直升機是否完全離 地，【具體實施方式】如下： (a) 著陸傳感器狀態(tài)獲取同步驟（I. 1)所示； (b) 相對高度測量計采用超聲波高度測量計，超聲波傳感器的測高范圍為0. 3-8.Om， 輸出為電壓值，范圍為〇-l〇v，測量高度與輸出電壓呈線性關系；輸出是模擬信號量，因此 設計AD轉換系統(tǒng)，將超聲波輸出的電壓值轉換為數(shù)字信號，從而獲得相對高度信息； (c) 當直升機處于地面停留時，超聲波高度為h_，因此，若著陸傳感器處于離地狀態(tài)且 超聲波高度hUA>h_持續(xù)5個周期，則確定直升機完全離地；否則，確定直升機尚未完全離 地； (4.3) 若步驟（4.2)確定直升機尚未完全離地，則重復步驟（4. 1);否則，總距停止自 增，并將直升機完全離地狀態(tài)反饋至飛行控制系統(tǒng)。7. 根據權利要求1所述的一種小型無人直升機自動起飛控制策略，其特征在于：步驟 五所述的"開始調用垂向通道控制律直到直升機高度接近設定起飛高度"，其具體實施步驟 為： (5. 1)調用垂向速度跟蹤控制律，特定垂向速度期望為直升機相對高度的函數(shù)，特定垂 向高度期望為直升機相對高度的函數(shù)； (5. 2)若直升機的相對高度hg滿足|hg-h」<c時，確定直升機滿足接近起飛高度的條 件，并將此狀態(tài)返回至飛行控制系統(tǒng)；否則，繼續(xù)步驟（5. 1); 其中，步驟（5. 1)中所述的"特定垂向速度期望為直升機相對高度的函數(shù)"，其具體計 算公式如下： a) 直升機相對地面高度hg小于特定相對高度hlOT時，特定垂向速度期望w。為定值wlOT; b) 直升機相對地面高度hg介于特定相對高度hlOT和相對高度hhlgh之間時，特定垂向速 度期望w。由如下公式確定：c) 直升機相對地面高度hg大于特定相對高度IihigJt，特定垂向速度期望w。為定值O; 其中，步驟（5.1)中所述的"特定垂向高度期望為直升機相對高度的函數(shù)"，其具體計 算公式如下： a) 直升機相對地面高度hg在小于特定相對高度hlOT時，特定垂向高度期望H。為當前高 度值H; b) 直升機相對地面高度比在特定相對高度hlOT和相對高度hhlgh之間時，特定垂向高度 期望H。為當前高度值H; c) 直升機相對地面高度hg在大于特定相對高度hhlgJt，特定垂向高度期望H。為"自主 起飛準備"階段記錄的高度平均值Hpaw加上起飛高度期望值hyakraff。
【專利摘要】一種小型無人直升機的自動起飛控制策略，它包括以下步驟：一、判斷是否響應起飛指令；二、若上述步驟一確定響應起飛指令，發(fā)動機自動開車并施加轉速穩(wěn)定控制，同時記錄當前經度、緯度、高度和偏航角信息并求取均值；三、若上述步驟二確定發(fā)動機轉速穩(wěn)定，總距按照一定速率自增；四、若上述步驟三確定總距達到預離地總距，則對直升機施加平面位置和姿態(tài)控制，總距繼續(xù)自增至直升機離地；五、若上述步驟四確定直升機離地，更新總距配平值并調用垂向通道控制律直到接近設定起飛高度；六、若上述步驟五確定接近設定起飛高度，則調用定點懸?？刂坡?，起飛結束。本發(fā)明能提高小型無人直升機的自動起飛能力，增強其使用范圍，且復雜度小，可靠性高。
【IPC分類】G05D1/08
【公開號】CN105045272
【申請?zhí)枴緾N201510483845
【發(fā)明人】蒙志君, 趙文龍, 陳旭智, 王凱鵬
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月7日