一种飞行器复飞控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种飞行器复飞控制方法，包含以下步骤：S1,利用飞控系统获取飞行器在当前状态下的复飞推力、复飞目标垂直速度和复飞目标空速；S2，按压复飞按钮，自动油门将油门杆推至飞行器复飞推力位，自动油门保持目标推力，飞行器抬头并增加当前垂直速度至目标垂直速度；S3，当飞行器垂直速度升至目标垂直速度后，飞行器以当前空速向目标空速爬升，达到目标空速后，复飞完成。本发明的优点在于：采用获取所述飞行器的复飞目标垂直速度、复飞目标空速和目标复飞推力；根据所述复飞目标垂直速度、所述复飞目标空速和所述目标复飞推力控制所述飞行器自动复飞，解决了无法精确控制飞行器自动复飞的问题，进而达到了精确控制飞行器自动复飞的效果。
【专利说明】
一种飞行器复飞控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及飞行控制技术领域，具体涉及一种飞行器复飞控制方法。
【背景技术】
[0002]自动复飞是在需要复飞的时刻，自动控制飞行器拉起加速爬升至复飞高度的过程。国内有人驾驶飞行器一直没有自动复飞功能，无人机的自动复飞程序与自动起飞程序相似。因自动复飞需要自动油门可以在低高度使用，且使用的是推力控制方式，而国内的自动油门一直发展比较滞后，而且基本都是机械控制，只控制速度，没有实现对推力的控制，控制推力需要结合飞行器性能和发动机性能，给出完成某一任务所需要的发动机的推力，且在完成这一任务的过程中保持此推力。因受自动油门的限制，自动驾驶的自动复飞功能也一直未能开发。自动复飞的自动驾驶部分需要升降舵控制飞行器姿态、垂直速度和速度，这在之前的自动驾驶控制方式中也从未实现过。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种飞行器复飞控制方法，以解决或至少减轻【背景技术】中所存在的至少一处的问题。
[0004]本发明采用的技术方案是:提供一种飞行器复飞控制方法，包含以下步骤:SI，利用飞控系统获取飞行器在当前状态下的复飞推力、复飞目标垂直速度和复飞目标空速;S2，按压复飞按钮，自动油门将油门杆推至飞行器复飞推力位，自动油门保持目标推力，飞行器抬头并增加当前垂直速度至目标垂直速度;S3，当飞行器垂直速度升至目标垂直速度后，飞行器以当前空速向目标空速爬升，达到目标空速后，复飞完成。
[0005]优选地，所述步骤S2中复飞推力位包含两种状态，第一次按压复飞按钮后，自动油门将油门杆推至标准复飞推力位，再次按压复飞按钮后，自动油门将油门杆推至最大限制推力位。
[0006]优选地，利用飞控系统获取飞行器当前垂直速度，若所述当前垂直速度小于等于预设的第一垂直速度阈值，则根据所述复飞目标垂直速度控制所述飞行器自动复飞；若所述当前垂直速度大于预设的第一垂直速度阈值且小于预设的第二垂直速度阈值，则根据所述复飞目标垂直速度和所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞;若所述当前垂直速度大于预设的第二垂直速度阈值，则根据所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞。
[0007]优选地，所述根据所述复飞目标垂直速度控制所述飞行器自动复飞包括控制所述飞行器保持所述复飞目标垂直速度;根据所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞包括控制所述飞行器保持所述复飞目标空速;根据所述复飞目标垂直速度和所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞包括，根据所述复飞目标垂直速度生成第一自动复飞控制指令，根据所述复飞目标空速生成第二自动复飞控制指令，比较所述第一自动复飞控制指令和所述第二自动复飞控制指令，取所述第一自动复飞控制指令和所述第二自动复飞控制指令之间的值较大值为当前自动复飞控制指令，或者，线性淡出所述第一自动复飞控制指令，并线性淡入所述第二自动复飞控制指令。
[0008]优选地，获取所述飞行器的复飞目标垂直速度和复飞目标空速包括，根据所述飞行器的自身参数确定着陆安全速度;根据所述着陆安全速度确定所述复飞目标空速。
[0009]优选地，所述复飞目标空速为所述着陆安全速度与第一速度阈值的和;在所述飞行器的当前速度大于所述复飞目标空速且持续时间超过第一时间阈值的情况下，比较所述着陆安全速度加上第二速度阈值的和与所述飞行器当前速度，所述复飞目标速度取较小值。
[0010]优选地，所述第一速度阈值为28km/h，所述第二速度阈值为46km/h，所述第一时间阈值为5s。
[0011 ]优选地，所述步骤S2中自动油门保持目标推力的具体方法为，D_T = (T_C-T)*kl*(l/(k2*s+l))，其中，
[0012]D_T为油门位置的增量；
[0013]T_c为目标油门位置；
[0014]T为当前油门位置；
[0015]kl为油门位置差的增益，取值为3?10;
[0016]k2为管芯环节的时间常数，取值为I?5;
[0017]s为拉普拉斯变换复数域。
[0018]优选地，所述步骤S3中向目标空速爬升的控制方法为，dny_AP= (V_c_V)*k3_nx*k4，
[0019]其中，V_c为目标速度；
[0020]V为表速；
[0021]k3 取值为 0.03;
[0022]k4 取值为0.6;
[0023]nx为轴向过载。
[0024]本发明的有益效果在于:自动复飞比人工复飞更快速、便捷，在飞机需要复飞的紧急时刻，快速易操作则成为复飞模态的最大操纵需求，本发明则可使飞机的复飞更快也更易操作。采用获取所述飞行器的复飞目标垂直速度、复飞目标空速和目标复飞推力;根据所述复飞目标垂直速度、所述复飞目标空速和所述目标复飞推力控制所述飞行器自动复飞，解决了无法精确控制飞行器自动复飞的问题，进而达到了精确控制飞行器自动复飞的效果O
【附图说明】
[0025]图1是本发明一实施例的飞行器复飞控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0028]如图1所示，一种飞行器复飞控制方法，包含以下步骤:SI，利用飞控系统获取飞行器在当前状态下的复飞推力、复飞目标垂直速度和复飞目标空速。具体的，在本实施例中，根据飞机的重量、重心、飞机性能、当前环境温度等确定出飞机复飞推力、复飞目标垂直速度、复飞目标空速。
[0029]S2，按压复飞按钮，自动油门将油门杆推至飞行器复飞推力位，自动油门保持目标推力，飞行器抬头并增加当前垂直速度至目标垂直速度。具体的，在本实施例中，复飞开始时，推油门杆至复飞推力，控制飞机以适当的抬头率自动拉起保持目标垂直速度;垂直速度增加，空速增加。
[0030]在本实施例中，利用飞控系统获取飞行器当前垂直速度，若所述当前垂直速度小于等于预设的第一垂直速度阈值，则根据所述复飞目标垂直速度控制所述飞行器自动复飞；若所述当前垂直速度大于预设的第一垂直速度阈值且小于预设的第二垂直速度阈值，则根据所述复飞目标垂直速度和所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞;若所述当前垂直速度大于预设的第二垂直速度阈值，则根据所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞。
[0031]如果复飞时一台发动机失效，若当前垂直速度小于预设的第二垂直速度阈值，俯仰指令是目标垂直速度和目标空速的混合指令，当前垂直速度大于等于预设的第二垂直速度阈值后，俯仰指令保持目标空速。
[0032]S3，当飞行器垂直速度升至目标垂直速度后，飞行器以当前空速向目标空速爬升，达到目标空速后，复飞完成。
[0033]在本实施例中，自动复飞控制方法需要自动油门和自动驾驶的配合，自动油门对飞机进行推力控制，保持复飞推力，自动驾驶通过纵向操纵面控制飞机姿态、垂直速度和速度。其中，自动油门的推力控制需要根据飞行环境和飞机自身特点确定复飞推力并保持推力在复飞推力位。可以理解的是，所述飞行环境包含大气温度、飞行高度等；飞机自身特点包含飞机性能、飞行高度等。
[0034]自动复飞比人工复飞更便捷可靠，在需要复飞的紧急时刻，只需要驾驶员按一个按钮，飞机就可自动拉起复飞，简化了复飞程序，减轻了驾驶员负担，降低了因紧张操纵带来的安全隐患。提升了国内自动飞控的设计能力，增强了技术储备。
[0035]在本实施例中，步骤S2中复飞推力位包含两种状态，第一次按压复飞按钮后，自动油门将油门杆推至标准复飞推力位，再次按压复飞按钮后，自动油门将油门杆推至最大限制推力位。
[0036]在本实施例中，所述根据所述复飞目标垂直速度控制所述飞行器自动复飞包括控制所述飞行器保持所述复飞目标垂直速度;根据所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞包括控制所述飞行器保持所述复飞目标空速;根据所述复飞目标垂直速度和所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞包括，根据所述复飞目标垂直速度生成第一自动复飞控制指令，根据所述复飞目标空速生成第二自动复飞控制指令，比较所述第一自动复飞控制指令和所述第二自动复飞控制指令，取所述第一自动复飞控制指令和所述第二自动复飞控制指令之间的值较大值为当前自动复飞控制指令，或者，线性淡出所述第一自动复飞控制指令，并线性淡入所述第二自动复飞控制指令。
[0037]在本实施例中，获取所述飞行器的复飞目标垂直速度和复飞目标空速包括，根据所述飞行器的自身参数确定着陆安全速度;根据所述着陆安全速度确定所述复飞目标空速。
[0038]在本实施例中，所述复飞目标空速为所述着陆安全速度与第一速度阈值的和;在所述飞行器的当前速度大于所述复飞目标空速且持续时间超过第一时间阈值的情况下，比较所述着陆安全速度加上第二速度阈值的和与所述飞行器当前速度，所述复飞目标速度取较小值。
[0039]在本实施例中，所述第一速度阈值为28km/h，所述第二速度阈值为46km/h，所述第一时间阈值为5s。
[0040]在本实施例中，所述步骤S2中自动油门保持目标推力的具体方法为，D_T=(T_c-T)*kl*(l/(k2*s+l))，其中，
[0041 ] D_T为油门位置的增量；
[0042]T_c为目标油门位置；
[0043]T为当前油门位置；
[0044]kl为油门位置差的增益，取值为3?10;
[0045]k2为管芯环节的时间常数，取值为I?5;
[0046]s为拉普拉斯变换复数域。
[0047]所述步骤S3中向目标空速爬升的控制方法为，dny_AP=(V_c-V)*k3_nx*k4，
[0048]其中，dny_AP为目标空速的控制函数；
[0049]V_c为目标速度；
[0050]V为表速；
[0051]k3 取值为 0.03;
[0052]k4 取值为0.6;
[°°53] nx为轴向过载。
[0054]以某型有人驾驶固定翼飞机为例，着陆重量135t，正常重心，降落机场高度500m，机场温度15°，正常降落构型:
[0055]根据飞机的重量、重心、飞机性能、当前环境温度、高度等确定出复飞推力为93%N1、复飞目标垂直速度为6m/s，着陆安全速度为23km/h，最小操纵速度为212km/h，复飞开始时刻速度为250km/h;
[0056]复飞开始时，按压复飞按钮，自动油门自动推油门杆至位置93%N1处，若再次按压复飞按钮，则自动推油门杆至最大限制推力98%N1处，自动油门保持目标推力93%N1;自动油门保持目标推力。同时飞机自动抬头并增加垂直速度Vz至目标垂直速度5m/s。
[0057]当垂直速度到达目标垂直速度5m/s后，未到垂直速度8m/s之前，俯仰指令是目标垂直速度和目标速度的混合指令，是将垂直速度指令和速度指令比较取大者。
[0058]垂直速度Vz大于等于8m/s后，俯仰指令保持目标空速。
[0059]飞机若在235km/h时复飞，则目标空速为250km/h+27.78km/h和235km/h+28km/h的大者；
[0060]若飞机复飞开始时速度大于目标空速超过5s，目标空速变为当前空速和250km/h+46km/h的小者。
[0061]最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种飞行器复飞控制方法，其特征在于，包含以下步骤: Si，利用飞控系统获取飞行器在当前状态下的复飞推力、复飞目标垂直速度和复飞目标空速； S2，按压复飞按钮，自动油门将油门杆推至飞行器复飞推力位，自动油门保持目标推力，飞行器抬头并增加当前垂直速度至目标垂直速度； S3，当飞行器垂直速度升至目标垂直速度后，飞行器以当前空速向目标空速爬升，达到目标空速后，复飞完成。2.如权利要求1所述的飞行器复飞控制方法，其特征在于:所述步骤S2中复飞推力位包含两种状态，第一次按压复飞按钮后，自动油门将油门杆推至标准复飞推力位，再次按压复飞按钮后，自动油门将油门杆推至最大限制推力位。3.如权利要求2所述的飞行器复飞控制方法，其特征在于:利用飞控系统获取飞行器当前垂直速度，若所述当前垂直速度小于等于预设的第一垂直速度阈值，则根据所述复飞目标垂直速度控制所述飞行器自动复飞;若所述当前垂直速度大于预设的第一垂直速度阈值且小于预设的第二垂直速度阈值，则根据所述复飞目标垂直速度和所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞；若所述当前垂直速度大于预设的第二垂直速度阈值，则根据所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞。4.如权利要求3所述的飞行器复飞控制方法，其特征在于:所述根据所述复飞目标垂直速度控制所述飞行器自动复飞包括控制所述飞行器保持所述复飞目标垂直速度;根据所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞包括控制所述飞行器保持所述复飞目标空速;根据所述复飞目标垂直速度和所述复飞目标空速控制所述飞行器自动复飞包括，根据所述复飞目标垂直速度生成第一自动复飞控制指令，根据所述复飞目标空速生成第二自动复飞控制指令，比较所述第一自动复飞控制指令和所述第二自动复飞控制指令，取所述第一自动复飞控制指令和所述第二自动复飞控制指令之间的值较大值为当前自动复飞控制指令，或者，线性淡出所述第一自动复飞控制指令，并线性淡入所述第二自动复飞控制指令。5.如权利要求4所述的飞行器复飞控制方法，其特征在于:获取所述飞行器的复飞目标垂直速度和复飞目标空速包括，根据所述飞行器的自身参数确定着陆安全速度;根据所述着陆安全速度确定所述复飞目标空速。6.如权利要求5所述的飞行器复飞控制方法，其特征在于:所述复飞目标空速为所述着陆安全速度与第一速度阈值的和;在所述飞行器的当前速度大于所述复飞目标空速且持续时间超过第一时间阈值的情况下，比较所述着陆安全速度加上第二速度阈值的和与所述飞行器当前速度，所述复飞目标速度取较小值。7.如权利要求6所述的飞行器复飞控制方法，其特征在于:所述第一速度阈值为28km/h，所述第二速度阈值为46km/h，所述第一时间阈值为5s。8.如权利要求1所述的飞行器复飞控制方法，其特征在于:所述步骤S2中自动油门保持目标推力的具体方法为，D_T = (T_c-T) *kl*(I/(k2*s+1))，其中，D_T为油门位置的增量； T_c为目标油门位置； T为当前油门位置； kl为油门位置差的增益，取值为3?10; k2为管芯环节的时间常数，取值为I?5; S为拉普拉斯变换复数域。9.如权利要求1所述的飞行器复飞控制方法，其特征在于:所述步骤S3中向目标空速爬升的控制方法为，dny_AP = (V_c_V) *k3_nx*k4， 其中，V_c为目标速度； V为表速； k3取值为0.03; 让4取值为0.6; nx为轴向过载。
【文档编号】G05D1/08GK105912006SQ201610374338
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】杨汀, 黑文静, 高亚奎
【申请人】中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所