无动力无人机进场阶段三维Dubins路径跟踪方法

黄得刚，章卫国，杨立本（.西北工业大学自动化学院，陕西　西安7029；2.哈尔滨建成集团有限公司，黑龙江　哈尔滨50030）

无动力无人机进场阶段三维Dubins路径跟踪方法

黄得刚1，2，章卫国1，杨立本1
（1.西北工业大学自动化学院，陕西西安710129；2.哈尔滨建成集团有限公司，黑龙江哈尔滨150030）

针对无人机进场阶段失去推力后，如何使其跟踪一条给定进场路径这一特殊情况，提出了一种3维Dubins路径跟踪方法，该方法首先利用Dubins曲线解决无人机故障位置任意性及其路径求解实时性高的路径规划问题；然后为了跟踪所生成的3维Dubins路径，设计了一种基于切换平面的自适应非线性制导方法，其中切换平面用来解决圆弧制导与直线制导之间的过渡问题，而自适应规则降低横纵向制导律之间的相互影响，从而提高了系统的跟踪精度。最后通过仿真实验验证了该方法的有效性。

无动力；Dubins路径；自适应；非线性制导；切换平面；无人机

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0 引 言

近年来，N A S A和其他国家的一些航空研究中心对飞行器损坏后性能恢复研究的投入显著增大［1］。20世纪世界大战中战斗机的操纵经验，民用航空运输中的操纵经验，以及过去30年军用飞机的操纵经验，无不表明固定翼飞行器在性能损坏后应具备安全着陆的能力［2 5］。

在飞行过程中，无论是有人飞机还是无人机都会遇到故障，例如，操纵面卡死、传感器失效、发动机停车等等。操纵面卡死时，可以采用控制重构技术，通过飞行器的动力学关系对每个操纵面的控制指令进行重新分配，使得飞机仍然可以安全飞行；……