一种有动力飞行器高度控制方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及飞行控制，具体而言，涉及一种有动力飞行器高度控制方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、传统飞行器的高度控制一般通过调节升降舵偏转实现，通过此种方式控制高度时俯仰角和高度会出现耦合，即在控制高度时无法精确控制飞行器的俯仰角，无法实现俯仰角和高度的解耦控制。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供一种有动力飞行器高度控制方法、系统、设备及介质，通过飞行器的动力装置闭环控制飞行器的高度，实现对高度的精确跟踪。

2、第一方面，本发明提供一种有动力飞行器高度控制方法，包括：

3、接收高度指令，并获取飞行器当前的实际高度，对接收的高度指令和当前的实际高度进行差运算，获得高度偏差；

4、对高度偏差进行增益运算，生成天向速度指令；

5、获取飞行器当前的实际天向速度，对天向速度指令和实际天向速度进行差运算，获得天向速度偏差；

6、根据天向速度偏差，基于pid算法进行增益运算，生成发动机油门补偿指令；

7、获取飞行器当前的实际重量，对实际高度和实际重量进行插值计算，生成发动机油门前馈指令；

8、对发动机油门补偿指令和发动机油门前馈指令进行和运算，生成发动机油门指令，并输出至飞行器的油门控制装置。

9、在一个优选的实施例中，所述增益运算，具体如下：

10、

11、其中，表示天向速度指令，表示高度比例控制增益，为高度偏差，为高度指令，为当前的实际高度。

12、在一个优选的实施例中，所述基于pid算法进行增益运算，具体如下：

13、

14、

15、其中，表示发动机油门补偿指令，为天向速度偏差，表示天向速度指令，表示实际天向速度，表示天向速度比例控制增益，表示天向速度积分控制增益，表示天向速度微分控制增益，

t表示时间。

16、在一个优选的实施例中，先对高度偏差进行第一幅值限制，再对第一幅值限制后的高度偏差进行增益运算，生成天向速度指令；先对天向速度偏差进行第二幅值限制，再根据第二幅值限制后的天向速度偏差，基于pid算法进行增益运算，并对增益运算结果进行第三幅值限制，生成发动机油门补偿指令。

17、在一个优选的实施例中，先对获得的实际天向速度进行滤波，再对天向速度指令和滤波后的实际天向速度进行差运算，获得天向速度偏差。

18、在一个优选的实施例中，所述有动力飞行器高度控制方法，还包括：

19、对发动机油门指令进行限速处理，生成限速后的发动机油门指令，并输出至飞行器的油门控制装置。

20、第二方面，本发明提供一种有动力飞行器高度控制系统，包括高度控制外回路和高度控制内回路；

21、所述高度控制外回路包括高度指令接收模块、实际高度检测模块和比例运算单元；所述比例运算单元包括高度偏差运算单元和第一增益单元；所述高度指令接收模块和实际高度检测模块经高度偏差运算单元连接第一增益单元；

22、所述高度指令接收模块用于接收高度指令；所述实际高度检测模块用于获取飞行器当前的实际高度；所述高度偏差运算单元用于对接收的高度指令和当前的实际高度进行差运算，获得高度偏差；所述第一增益单元用于对高度偏差进行增益运算，生成天向速度指令；

23、所述高度控制内回路包括天向速度pid运算单元、前馈油门计算单元和第二运算单元；所述天向速度pid运算单元；所述天向速度pid运算单元包括实际天向速度检测模块、天向速度偏差运算单元和增益运算单元；所述前馈油门计算单元包括实际重量计算模块和前馈油门计算模块；所述第一增益单元和实际天向速度检测模块经天向速度偏差运算单元连接增益运算单元；所述实际高度检测模块和实际重量计算模块连接前馈油门计算模块；所述增益运算单元和前馈油门计算模块连接第二运算单元；

24、所述实际天向速度检测模块用于获取飞行器当前的实际天向速度；所述天向速度偏差运算单元用于对天向速度指令和实际天向速度进行差运算，获得天向速度偏差；所述增益运算单元用于根据天向速度偏差，基于pid算法进行增益运算，生成发动机油门补偿指令；所述实际重量计算模块用于获取飞行器当前的实际重量，所述前馈油门计算模块用于对实际高度和实际重量进行插值计算，生成发动机油门前馈指令；所述第二运算单元用于对发动机油门补偿指令和发动机油门前馈指令进行和运算，生成发动机油门指令，并输出至飞行器的油门控制装置。

25、在一个优选的实施例中，所述增益运算单元包括第二增益单元、第三增益单元、第四增益单元和第一运算单元；

26、所述第二增益单元用于对天向速度偏差进行比例控制增益；

27、所述第三增益单元用于对天向速度偏差进行积分控制增益；

28、所述第四增益单元用于对天向速度偏差进行微分控制增益；

29、所述第一运算单元用于对比例控制增益结果、积分控制增益结果和微分控制增益结果进行和运算，生成发动机油门补偿指令。

30、在一个优选的实施例中，所述高度偏差运算单元和第一增益单元之间连接有第一限幅单元；所述天向速度偏差运算单元和增益运算单元之间连接有第二限幅单元；所述增益运算单元和第一运算单元之间连接有第三限幅单元；

31、所述第一限幅单元用于对高度偏差进行第一幅值限制；

32、所述第二限幅单元用于对天向速度偏差进行第二幅值限制；

33、所述第三限幅单元用于对增益运算结果进行第三幅值限制。

34、在一个优选的实施例中，所述实际天向速度检测模块和天向速度偏差运算单元之间连接有天向速度滤波单元，用于对实际天向速度进行滤波。

35、在一个优选的实施例中，所述第二运算单元还连接有油门速率限制单元；

36、所述油门速率限制单元用于对发动机油门指令进行限速处理，生成限速后的发动机油门指令，并输出至飞行器的油门控制装置。

37、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：

38、至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

39、其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令，使得所述至少一个处理器执行上述的有动力飞行器高度控制方法。

40、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储指令，当所述指令被执行时，使上述的有动力飞行器高度控制方法被实现。

41、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

42、本发明根据高度指令与实际高度的差值，生成天向速度指令，再根据天向速度指令与实际天向速度的差值，生成发动机油门补偿指令，同时根据实际高度和实际重量插值计算生成发动机油门前馈指令，根据发动机油门补偿指令和前馈指令合成发动机油门指令，其中油门前馈指令可实现高度的初步控制，油门补偿指令可根据高度误差形成闭环控制，使飞行器不再通过升降舵，而是通过发动机油门进行飞行高度的精确跟踪控制，在油门控制飞行高度时升降舵可闭环控制俯仰角，最终实现俯仰角和高度的解耦控制。