微小型無人機全姿態(tài)增穩(wěn)控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

(1)橫側向控制通道：無人機的橫側向運動即無人機的滾轉和偏航運動，主要通過副翼通道來實現(xiàn)。在橫側向控制通道中有滾轉角反饋和滾轉角速率反饋，這兩項構成了滾轉通道的核心回路――內回路。另外，航向偏差反饋只有在無人機作定向直飛、航向跟蹤或者自主導航時才需要接人，以穩(wěn)定控制無人機的飛行航向；側偏距反饋僅當無人機進入自主導航時才需要接入，以控制無人機跟蹤預先設置的飛行航線；誤差積分反饋僅僅當無人機做定向直飛時才接入，以消除無人機左右不對稱性等因素的影響，改善無人機航向控制的精度以及左右轉彎的對稱性。
(2)縱向控制通道：無人機的縱向運動即指無人機的俯仰及升降運動。無人機的縱向運動規(guī)律是通過操縱無人機的升降舵來實現(xiàn)的。在縱向控制通道中有俯仰角反饋和俯仰角速率反饋，這兩項構成了縱向通道的核心控制回路――內回路。另外，還有高度差反饋，只有在無人機做定高飛行時才需要接入，以穩(wěn)定無人機的飛行高度?？v向控制俯仰角通道的框圖如圖3所示。

通?？梢园褵o人機飛行過程劃分為幾個相對獨立的航段。一個最基本的自主飛行工程可以劃分為6個航段：起飛階段、出航平飛階段、轉彎階段、返航平飛階段、盤旋階段和著陸階段。每個航段的任務相對獨立，把各航段的復雜飛行狀態(tài)分解為幾個基本的飛行任務：平飛、轉彎、升降等。這樣通過相對獨立的縱向控制通道和橫側向控制通道來協(xié)調實現(xiàn)無人機的平飛、轉彎、升降等基本飛行任務。

4 結語
在無人機中，飛控系統(tǒng)是主要組成部分，而姿態(tài)增穩(wěn)控制則是對無人機順利執(zhí)行各項任務的有效方法。本文以實際應用為背景，詳細介紹了基于三軸陀螺和傾角傳感器構成全姿態(tài)增穩(wěn)控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)及軟件設計，并將其運用在某型無人機中，針對系統(tǒng)中飛行姿態(tài)控制的的流程和內環(huán)姿態(tài)控制的規(guī)律進行了詳細的分析與研究。經(jīng)過百余次試飛，基于三軸陀螺和傾角傳感器構成的姿態(tài)增穩(wěn)控制系統(tǒng)，不僅滿足了現(xiàn)階段任務要求，還達到了良好的效果，為同類無人機的開發(fā)與研制提供了一套行之有效的方法。