高速无人机横侧向增稳控制设计

安佳宁

(中国人民解放军92419部队,辽宁 兴城 125106)

随着小型涡喷发动机技术的不断成熟，以小型涡喷发动机为动力的高速无人机发展迅速，特别是作为靶机使用的高速无人机，近几年快速发展。高速无人机一般采用细长机身和小展弦比的气动布局[1]，这就决定了无人机的机体质量基本上集中到机身，使得无人机的横侧向转动惯量要比俯仰转动惯量和偏航转动惯量小很多倍[2]。无人机飞行过程中横航向一般可以分为三个运动模态：滚转、荷兰滚和螺旋模态[3]。荷兰滚和滚转是无人机飞行过程中两个重要模态，而因为荷兰滚和滚转模态周期较短，当荷兰滚阻尼不够时，无人机则会频繁地左右摇摆，当滚转阻尼较小时，滚转运动频率过高，滚转运动很快，两者都会影响无人机横侧向的稳定性，螺旋模态虽然周期一般较长，但是会对无人机横侧向的稳定性产生影响，因此必须分析荷兰滚、滚转和螺旋三种模态在无人机飞行过程中是否需要增稳，如何有效的增稳等。文献[4]根据无人机横侧向数学模型和自抗扰控制解耦理论，设计了自抗扰解耦控制系统，并利用Simulink进行了仿真验证，证明了ADRC技术解耦后的无人机横侧向系统具有较强的抗扰动性和鲁棒性。文献[5]提出了一种对小型无人机进行横侧向滚转角控制设计的新L1自适应控制方法，但是该方法对硬件处理能力要求高。文献[6]采用Simulink/Stateflow建模仿真方法，设计了纵向、侧向多模态控制系统结构，给出了相应的控制率。……