本發(fā)明涉及飛行控制，具體涉及一種無人機單發(fā)失效控制方法、系統(tǒng)、設(shè)備以及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、雙發(fā)無人機是一種配備有兩個發(fā)動機的無人駕駛飛行器，這種無人機具有較大的載重能力，在各種復(fù)雜地形和惡劣環(huán)境下都能快速、準確地將物資送達目的地，適用于各種物流運輸任務(wù)，其較長的航程也能夠執(zhí)行遠距離任務(wù)。具有大載重能力、長航程、適應(yīng)性強等優(yōu)點。而雙發(fā)無人機可能會由于發(fā)動機自身故障、燃油系統(tǒng)故障、電氣系統(tǒng)故障、外部因素（如雷擊、鳥擊、惡劣天氣）以及人為操作等原因?qū)е聝H單側(cè)發(fā)動機出現(xiàn)故障。單發(fā)失效問題是雙發(fā)無人機存在的安全隱患，當雙發(fā)無人機出現(xiàn)單發(fā)失效問題時，兩個發(fā)動機產(chǎn)生的推力不再平衡，嚴重影響飛行穩(wěn)定性和安全性。

2、現(xiàn)有的無人機單發(fā)失效控制技術(shù)大多僅針對在空中發(fā)生單側(cè)發(fā)動機失效的情況，缺少對任務(wù)剖面的全流程分析。且在空中直接采用方向舵補償?shù)姆椒殚_環(huán)控制，無法完全抵消空中單發(fā)失效帶來的不對稱推力影響，從而影響飛機橫航向穩(wěn)定性，造成一定程度上的經(jīng)濟損失。

3、因此，需要提供一種無人機單發(fā)失效控制方法、系統(tǒng)、設(shè)備以及介質(zhì)以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種無人機單發(fā)失效控制方法、系統(tǒng)、設(shè)備以及介質(zhì)，以解決現(xiàn)有的在空中直接采用方向舵補償?shù)姆椒殚_環(huán)控制，無法完全抵消空中單發(fā)失效帶來的不對稱推力影響，從而影響飛行安全的問題，保證飛機橫航向穩(wěn)定，順利完成回收。

2、本發(fā)明的一種無人機單發(fā)失效控制方法采用如下技術(shù)方案，包括：

3、無人機起飛階段的單發(fā)失效控制、空中巡航階段的單發(fā)失效控制以及著陸階段的單發(fā)失效控制；

4、其中，無人機起飛階段的單發(fā)失效控制包括：中斷起飛，并關(guān)閉另一側(cè)發(fā)動機，使用剎車，采用方向舵和前輪對無人機進行糾偏控制；

5、無人機空中巡航階段的單發(fā)失效控制包括：通過橫航向自動補償控制器與飛行控制系統(tǒng)共同對單側(cè)發(fā)動機帶來的附加偏航力矩進行補償，使飛機達到平衡狀態(tài)，并將無人機航向調(diào)整到設(shè)計的應(yīng)急航線，完成回收；

6、無人機著陸階段的單發(fā)失效控制包括：在著陸前利用橫航向自動補償控制器保持飛機平衡，觸地后立即另側(cè)關(guān)閉另一側(cè)發(fā)動機，并采用方向舵和前輪糾偏控制跟蹤地面航線。

7、優(yōu)選地，在滑跑起飛階段、著陸階段采用方向舵和前輪糾偏控制跟蹤地面航線時，均以地速方向航向角控制回路作為內(nèi)回路，以地面航跡跟蹤控制回路作為外回路，以實際的地速方向航向角反饋量作為被控量，以預(yù)定的地面航向解算出來的第一目標航向角作為目標量，獲取方向舵與前輪對應(yīng)的糾偏控制量。

8、優(yōu)選地，方向舵的糾偏控制量的表達式為：

9、

10、式中，為方向舵的糾偏控制量；為實際的地速方向航向角反饋量；為地速方向航向角速率；為方向舵地速方向航向角控制的比例系數(shù)；為方向舵地速方向航向角控制的微分系數(shù)；為方向舵地面航跡跟蹤控制的比例系數(shù)；為方向舵地面航跡跟蹤控制的積分系數(shù)；為第一目標航向角；為預(yù)定的地面航向；為地面?zhèn)认蚓嚯x目標值；為當前地面?zhèn)认蚓嚯x反饋值；為方向舵糾偏控制的慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)；為復(fù)數(shù)變量。

11、優(yōu)選地，前輪的糾偏控制量的表達式為：

12、

13、其中，為前輪的糾偏控制量；為實際的地速方向航向角反饋量；為地速方向航向角速率；為第一目標航向角；為預(yù)定的地面航向；是地面?zhèn)认蚓嚯x目標值；是當前地面?zhèn)认蚓嚯x反饋值；為前輪地速方向航向角控制的比例系數(shù)；為前輪地速方向航向角控制的微分系數(shù)；為前輪地面航跡跟蹤控制的比例系數(shù)；為前輪糾偏控制的慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)。

14、優(yōu)選地，在無人機空中巡航階段的單發(fā)失效控制中，橫航向自動補償控制器以偏航角控制回路作為內(nèi)回路，以航跡跟蹤控制作為外回路，以實際的偏航角反饋量作為被控量，以預(yù)定的飛機航向解算得到的第二目標航向角作為目標量，獲取方向舵的補償控制量，根據(jù)補償控制量補償單側(cè)發(fā)動機失效帶來的偏航力矩。

15、優(yōu)選地，方向舵的補償控制量的表達式為：

16、

17、式中，為方向舵的補償控制量；為實際的偏航角反饋量；為以預(yù)定的飛機航向解算出來的第二目標航向角； r為實際的偏航角速率；為自動補償控制律的比例系數(shù)；為自動補償控制律的積分系數(shù)；為自動補償控制律的微分系數(shù)； t為自動補償控制的慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)。

18、優(yōu)選地，以預(yù)定航線解算得到的第二目標航向角的步驟為：

19、

20、式中，為以預(yù)定的飛機航向解算出來的第二目標航向角；為預(yù)定的飛機航向；為側(cè)向距離目標值； y為當前側(cè)向距離反饋值；為側(cè)向距離控制的比例系數(shù)；為側(cè)向距離控制的積分系數(shù)。

21、一種無人機單發(fā)失效控制系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案，包括：控制模塊，控制模塊用于無人機起飛階段的單發(fā)失效控制、空中巡航階段的單發(fā)失效控制以及著陸階段的單發(fā)失效控制；其中，無人機起飛階段的單發(fā)失效控制包括：中斷起飛，并關(guān)閉另一側(cè)發(fā)動機，使用剎車，采用方向舵和前輪對無人機進行糾偏控制；無人機空中巡航階段的單發(fā)失效控制包括：通過橫航向自動補償控制器與飛行控制系統(tǒng)共同對單側(cè)發(fā)動機帶來的附加偏航力矩進行補償，使飛機達到平衡狀態(tài)，并將無人機航向調(diào)整到設(shè)計的應(yīng)急航線，完成回收；無人機著陸階段的單發(fā)失效控制包括：在著陸前利用橫航向自動補償控制器保持飛機平衡，觸地后立即關(guān)閉另一側(cè)發(fā)動機，并采用方向舵和前輪糾偏控制跟蹤地面航線。

22、一種電子設(shè)備采用如下技術(shù)方案，包括處理器、存儲器以及存儲在存儲器上的計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)本發(fā)明的所述的一種無人機單發(fā)失效控制方法的步驟。

23、一種存儲介質(zhì)采用如下技術(shù)方案，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被運行時，用于執(zhí)行本發(fā)明的所述的一種無人機單發(fā)失效控制方法的步驟。

24、本發(fā)明的有益效果是：

25、通過在起飛階段，通過中斷起飛，并關(guān)閉另一側(cè)發(fā)動機，使用剎車，采用方向舵和前輪對無人機進行糾偏控制防止飛機發(fā)生側(cè)翻或從側(cè)向沖出跑道，避免無人機機體損傷，延長無人機的使用壽命；在空中巡航階段，通過橫航向自動補償控制器與飛行控制系統(tǒng)共同對單側(cè)發(fā)動機帶來的附加偏航力矩進行補償，使飛機達到平衡狀態(tài)，并將無人機航向調(diào)整到設(shè)計的應(yīng)急航線，完成回收，從而防止由于推力不對稱導(dǎo)致飛機姿態(tài)出現(xiàn)大的偏航和滾轉(zhuǎn)，提高無人機在空中的安全性；在空中，防止由于推力不對稱引起的側(cè)滑角不斷增大，升阻特性惡化，導(dǎo)致飛機失速，避免發(fā)生更加嚴重的飛行事故。在著陸階段，在著陸前利用橫航向自動補償控制器保持飛機平衡，觸地后立即關(guān)閉另一側(cè)發(fā)動機，并采用方向舵和前輪糾偏控制跟蹤地面航線，防止由于橫航向平衡遭到破壞導(dǎo)致的著陸失敗問題，一定程度上避免飛機損失。對于執(zhí)行特定任務(wù)的無人機，有助于確保無人機在出現(xiàn)單發(fā)失效情況時仍能完成任務(wù)，提高無人機任務(wù)完成率，綜上，本發(fā)明保障無人機執(zhí)行任務(wù)全過程中的飛行安全，提高無人機單發(fā)失效應(yīng)急處理能力。