无人机飞行控制方法研究现状与发展

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  摘 要: 飞机的无人驾驶涉及到飞机的控制力、动力、发射等多方面的要素,飞行控制是无人驾驶发展的重要组成部分,无人机的发展可以在一些人为处理不了的任务中进行应用,提高执行任务的能力,但是无人机的控制方法中依然存在一些问题,对于这些问题,本文主要对无人机飞行控制现状与方法进行分析。
  关键词: 无人机;飞行控制方法;发展趋势
  自1913年世界上出现第一架无人飞机,科技的进步,越来越多的科学家把目标放在无人驾驶中,无人驾驶具有多种优势,越来越多的国家对这项新技术进行研究与发展,无人机以一种无线遥控和利用程序进行自身飞行控制,其不载人功能可以应用在现代战争中,无人机集合了多种优点,体积小、隐蔽性强、不需人力、低损耗、零伤亡,特别适合危险任务的执行。无人机的发展速度越来越快,可以有效的减少人员伤亡。具有诸多优势,在现代中的应用作用越来越强,无人机的应用范围宽广,在军事、民用、科学研究领域都有着良好的发展空间。
  1.无人机控制系统
  无人机的核心部分是飞行控制系统,飞行控制系统性能优劣直接关系着无人机执行任务的能力,这种控制系统,主要利用数据的采集、航线的控制来进行起飞降落,与普通的飞行器相比,无人机具有体积小、消耗低等优势,在没有飞行员参与的情况进行飞行可以对飞行的姿态、速度进行调整。所以,无人飞机对飞行控制的方法、通信设备的要求较高,所以,我们要采取多种先进科技帮助无人机飞行,通过导航降低无人机导航系统的复杂程度,提高飞行的稳定性、可靠性。
  2.无人机的控制方法
  2.1反馈线性化
  在上世纪80年代初,反馈线性初步发展起来,它的发展有两种形式,它包括化微分几何法与动态逆方法两种,微分几何法理论上的概述较为抽象,在生产推广上并不普遍,使用较少。动态逆的应用最为广泛,是通过非线性进行微分的变化,使其具有传递功能。使线性化与积分控制相结合,在无人机的应用中设置了追踪器,使我们对无人机的飞行航线可以更好的掌控。
  2.2反步控制
  在20世纪80年代,一位著名科学家提出无人机的非控线发展方向,他通过函数控制,构建辅助控制,补偿飞行控制不确定性,对飞行的控制在早期做出了研究,简化了飞行的控制设计,通过滚转动力设计出追踪控制器,使无人机可以有效的避开障碍并对目标进行跟踪,可以更好的应用在无人飞行的控制系统中。
  2.3滑模变结构
  由苏联学者提出滑模变结构控制,这种结构利用无人机的非线性控制,结合滑模变结构进行控制,控制氛围有两种形式,一种是,指定直线无人机沿着直线滑到远点。另一种方式是通过直接使用非线性的滑模变结构控制,将无人机的非线性反馈方式线性化,直接对其进行控制。这是两个技术的结合,可以加强无人机的综合控制能力。
  2.4智能PID控制器
  在无人机的飞行控制系统中,PID的控制简单、易操作。鲁棒性能良好,被广泛的使用,经典PID的控制单入单出,处理非线性、多變量系统,在抗干扰、对参数的摄动都达不到更好的效果。限制了无人飞机在飞行系统中稳定性的提升,对这些缺点要进行完善,使无人飞机得到更好的控制。
  3.无人机飞行的控制发展趋势
  3.1控制模式
  无人机的控制系统大致可以总结为几种控制形式,最普遍的是直接控制系统,由无人机的操作人员进行决策,采取直接控制,使无人机的任务可以更快、更精准的完成,采取同意管理与列外管理相结合,采取混合管理方式,对于无人机的操作精确度具有更高的要求,这些管理模式的完善,使无人机的控制方法更为有效。
  3.2交互方式
  对于传统的控制设计要与时俱进的发展,从传统的控制台转换到新型的无人机飞行控制模式,这种方式要求无人机的使用者对于无人机的接口设备要能随身携带,时刻关注其它无人机的控制,可以使无人机使用者时刻关注无人机任务完成度。极大程度的处理无人机显示的问题,有利于无人机飞行控制交互方式的发展。
  3.3便携式的显示器
  随着无人机的不断发展变化,无人系统的大规模使用,无人机的应用范围越来越广泛,对于未来可能发生的战争我们并不支持,但是要有应对战场的能力,无人机将更多的应用于军事,我们把无人机交到士兵手中,利用无人机的优点,更好的执行危险任务,使危险任务的解决效率提高,减少人员伤亡,无人机与士兵协同作战,同时,这些无人机的控制口必须是便携的显示器,可以及时有效的接受无人机反馈的信息,并对信息进行处理,并可以随着部队的移动而进行移动,使无人机的使用方式更便捷、高效。
  结束语:
  目前,对于无人机的控制方法,主要还是理论与仿真的控制阶段,而没有进行大规模的使用。无人机的飞行控制方法分为几大类,各有优缺点,随着无人机的飞行控制方法不断发展,在一些方面已经得突破,一些单一的飞行控制方案不能满足人们的需要,采用复合的控制方法才是无人机飞行控制的发展方向,所以,未来的无人机飞行控制中要重视这些问题的解决方法,加快无人机在实战中的应用,更好的解决我们面对的问题。
  参考文献
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