基于积分器初值的无人机飞行控制律平滑切换方法

郝现伟，李皓伟，李 铎

(北京宇航系统工程研究所，北京 100076)

0 引言

运载火箭、无人机等飞行器飞行控制系统不仅要完成轨迹制导与姿态控制，还要完成导航和飞行任务管理，是关系飞行器飞行成败的关键系统之一，因此为保证飞行器圆满完成飞行任务，须确保飞行控制系统具有很高的可靠性和安全性[1-2]。

无人机自主飞行过程包括起飞、爬升、定高、下降、下滑、拉平、着陆滑跑等飞行阶段，每个飞行阶段具有不同的控制目标[3]。为保证无人机在每个飞行阶段均具有较好的控制性能，需根据无人机特性及各飞行阶段的控制目标，设计相应的飞行控制律。不同的飞行阶段可能采用不同的控制律，这必然面临着多组复杂控制律之间的切换问题。控制律之间的切换可能会引起舵面瞬间跳变，从而产生较大的力矩，姿态变化剧烈，可能使无人机不可控，因此如何实现多组复杂控制律之间的平滑切换，避免舵面瞬变，是无人机自主飞行控制的关键技术。

对于多模态控制律切换问题，段广仁等[4]基于参数化特征结构配置结果及模型跟踪方法，设计了满足输出跟踪性能并使多模型系统中各闭环子系统逐渐稳定的多模型切换控制律集合，通过协调选取各子系统控制律中的参数来抑制切换时刻的输出跳变，这种方法理论性太强，工程可实现性较差；王元超等[5]基于Stateflow给出了6种飞行模态之间的控制律逻辑切换条件，但没有对不同飞行模态之间控制律平滑切换进行研究。……