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[摘 要]现代无人机飞行控制技术研究有非线性动态逆控制，自适应反推控制等，还有职能控制技术，包括神经网络PID控制、神经网络自适应控制，本文就针对无人机飞行控制技术发展进行回顾与展望。
[关键词]无人机；飞行控制；动态逆控制；自适应反推控制；智能控制
中图分类号：V279；V249.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0131-01
无人驾驶飞机是一种带动力的、无线电遥控或者是自主飞行的、能执行多种任务的、能多次使用的飞行机器，最早可追溯到19世纪末20世纪初的一战的时期，直到20世纪50年代才真正发展起来，在越战、冷战、科索沃战争、阿富汗战争等战争里，在侦查、监视、获取目标、目标指示、中继通讯等多个方向起到了较重要的作用。实现无人机的无线电遥控或者是自主飞行，就需要对飞行机的飞行控制技术进行研究。下文就针对无人机飞行控制技术的现状进行分析，并指出无人飞行机的控制技术的未来发展趋势。
1 无人机飞行控制技术现状分析
就传统意义而言，飞行控制的目的是为了改善飞机的稳定与操纵性能，进而减轻飞机驾驶员的工作负担，进而提高飞机执行任务的能力、效果、效率。无人机的核心就是飞行控制技术系统，无人机在进行自主飞行时，要结合控制系统对内回路与外回路都具备良好的控制性能，即姿态回路与水平位置高度回路的良好控制性能。有人驾驶飞行向UAV自主飞行的发展，实质上是飞行自动化向着飞行自主化转变，飞行控制系统需要扮演决策以及控制的两重角色，先进飞机控制技术是实现飞行自主化重要支撑技术。就无人机的发展历程来看，无人机飞行控制技术由经典控制技术转变成现代控制技术，再发展成为智能控制技术。
研究无人机的飞行控制过程必须要考虑的相关问题，其一是运动方程的非线性，各个通道间存在的耦合性能，存在的时滞性、惯性，输入以及模型的不确定性，无人机飞行控制性能的要求愈加复杂，经典飞行控制技术已经无法协调与处理系统的多变量输入输出特性。随着现代控制理论的不断发展，出现了很多非线性控制的新方法，飞行控制系统中比较常见的是智能PID控制反馈线性化、反馈线性化、反步控制、滑模变结构控制、非线性H∞、μ综合鲁棒控制等，智能PID控制包括专家系统的PID控制器、基于模糊控制的PID控制器、基于神经网络PID控制器，以上提到一些设计方法运用在飞行控制方面能还处在理论与仿真阶段，结合常规的PID智能、PID算法运用在无人机上，主要基于神经网络的PID算法与部分回路中使用的模糊自适应PID算法。传统单一的飞行控制方案无法满足飞行器的性能需求，因此复合控制方法已经是未来必然发展的趋势。
2 刀锋300C无人机飞行控制技术
刀锋300C无人机作为我国自主研制的一款小型低空无人机其航拍飞行控制基本实现了自动化，然而其智能化程度还有待提高，导致操作人员工作强度比较大，一旦出现操作失误，会出现严重的飞行事故。
（1）飞行控制流程。当收到飞行任务之后，首先会在现场勘察进行航拍的区域，将航拍起始点坐标、航线长度、航向等都要确定好。然后根据相机的参数、分辨率、像元尺寸以及重叠度继而确定最佳的飞行高度、拍照与航向的间距。最后通过上述参数来编写飞行文件，其中包括航迹规划与降落回收，同时还要传上到无人机自驾仪，这样就实现了无人机的飞行控制。
（2） 实现飞行参数计算的自动化。航迹规划前，要计算出无人机的航拍高度、航向间距以及旁向间距。
（3）航迹规划设计与实现。当计算出飞行的相关参数后，开始航迹规划。
（4）增加航路点设计与实现。在原有的飞机控制文件中，航路点有些单一，只有在完成任务的必要节点才设为航路点，未考虑航拍时突变风向的处理，不能实现快调航线。
（5） 实时上传方案设计与实现。实时上传飞行文件保证了刀锋300C 无人机灵活的完成任务，提高了无人机的安全性与可控性。
3 无人机飞行控制技术的未来发展趋势
（1）人工控制为主，程序控制为辅助的趋势
经过对国内外无人机飞行控制技术的研究与分析发现，无人机控制体系结构的发展趋势是由人工操作变成自主控制，再发展成为融合控制，结合自主控制与人工决策的控制技术研究，提供无人机飞行操纵过程的自主控制能力，降低认为操纵的干预，而且人工操纵主要是借助发送操纵指挥引导指令，实现无人机控制系统的安全性得到提高。在实际技术发展过程中。要严格按照自主分级、逐步分层实现自动化的方式，在不同等级情况下界定人工干预与自主间的关系，实现决策优先级化规则的问题。针对我国无人机系统的应用环境，提出两级无人机的飞行操控模式，其就是一种以人工控制为主、程序控制为辅的形式，系统具有自动检测的性能，系统状态信息也能获得，主要是有故障报警、辅助操作信息，哦判斷决策的性能，设定出控制系统。这种模式下飞行操控人员需要扎实的专业技能，操控人员的素质可能会直接影响到飞行系统的安全性能，由此操控人员需要需要掌握扎实的专业知识，只有经过技能培训之后才能进行飞行次操控工作。还要促使操控人员进行飞行经验的积累，系统正常个性条件下，无人机可以按照设定的程序与任务进行信息规划，完成程序控制的飞行，操控人员在行链路上发送一些控制指令，使得无人机系统状态得到有效控制；一旦系统出现一场情况，操控人员要对系统提供出故障报警的信息，判定出故障情况，结合复辅助操作信息，对无人机飞行进行控制。
（2）提升系统安全装备的自控能力
无人机飞行控制技术的发展需要建立出高级的管理模式，无人机控制系统安全基于装备本身的自主控制能力，具备对设备与环境的感知与决策能力，飞行过程中基本上是不依赖人工干预能力。在无人机飞行系统中无法感知到外界威胁，操作人员能决策与辅助控制系统外的信息，控制最高优化权，飞行系统则需要具备自主检测、诊断、修复的能力，提升自我保障的系统的飞行安全性能。具体来说，其系统分层构架设计有自主诊断与重构、感知与规避、协同控制、决策与指挥。这种模式对操控人员的专业技能要求不高，而系统的自主呢你则会影响到系统的安全性。无人机系统在飞行条件下，无人机安全会在顶层规划信息的指引下，不能参与到系统控制中；一旦飞行系统出现异常，无人机则可以自主诊断决策与控制，保证飞行系统的安全性，操控人员结合系统外信息，评估系统状态，并做出相关决策，保证无人机能获得一定指挥信息并完成飞行，对飞行操控能力进行划分。
4 结语
总而言之，无人机飞行控制发展技术的应用，需要解决飞行其性能、稳定状态性能、控制器复杂程度进行合理的决策，就现阶段无人机飞行情况来看，无人机飞行控制技术会向着符合控制方法的方向发展。
参考文献
[1] 杨遵，雷虎民，刘玉浩.无人机飞行控制系统非线性设计技术研究[J].战术导弹控制技术，2008，30（2）：57-63.
[2] 刘志成，朱铁夫，郁万鹏.基于动态逆的综合非线性飞行控制方法[J].飞机设计，2009，29（5）：29-31.
[3] 李林侃.无人机鲁棒动态逆控制研究[D].西安：西北工业大学，2007.
[关键词]无人机；飞行控制；动态逆控制；自适应反推控制；智能控制
中图分类号：V279；V249.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0131-01
无人驾驶飞机是一种带动力的、无线电遥控或者是自主飞行的、能执行多种任务的、能多次使用的飞行机器，最早可追溯到19世纪末20世纪初的一战的时期，直到20世纪50年代才真正发展起来，在越战、冷战、科索沃战争、阿富汗战争等战争里，在侦查、监视、获取目标、目标指示、中继通讯等多个方向起到了较重要的作用。实现无人机的无线电遥控或者是自主飞行，就需要对飞行机的飞行控制技术进行研究。下文就针对无人机飞行控制技术的现状进行分析，并指出无人飞行机的控制技术的未来发展趋势。
1 无人机飞行控制技术现状分析
就传统意义而言，飞行控制的目的是为了改善飞机的稳定与操纵性能，进而减轻飞机驾驶员的工作负担，进而提高飞机执行任务的能力、效果、效率。无人机的核心就是飞行控制技术系统，无人机在进行自主飞行时，要结合控制系统对内回路与外回路都具备良好的控制性能，即姿态回路与水平位置高度回路的良好控制性能。有人驾驶飞行向UAV自主飞行的发展，实质上是飞行自动化向着飞行自主化转变，飞行控制系统需要扮演决策以及控制的两重角色，先进飞机控制技术是实现飞行自主化重要支撑技术。就无人机的发展历程来看，无人机飞行控制技术由经典控制技术转变成现代控制技术，再发展成为智能控制技术。
研究无人机的飞行控制过程必须要考虑的相关问题，其一是运动方程的非线性，各个通道间存在的耦合性能，存在的时滞性、惯性，输入以及模型的不确定性，无人机飞行控制性能的要求愈加复杂，经典飞行控制技术已经无法协调与处理系统的多变量输入输出特性。随着现代控制理论的不断发展，出现了很多非线性控制的新方法，飞行控制系统中比较常见的是智能PID控制反馈线性化、反馈线性化、反步控制、滑模变结构控制、非线性H∞、μ综合鲁棒控制等，智能PID控制包括专家系统的PID控制器、基于模糊控制的PID控制器、基于神经网络PID控制器，以上提到一些设计方法运用在飞行控制方面能还处在理论与仿真阶段，结合常规的PID智能、PID算法运用在无人机上，主要基于神经网络的PID算法与部分回路中使用的模糊自适应PID算法。传统单一的飞行控制方案无法满足飞行器的性能需求，因此复合控制方法已经是未来必然发展的趋势。
2 刀锋300C无人机飞行控制技术
刀锋300C无人机作为我国自主研制的一款小型低空无人机其航拍飞行控制基本实现了自动化，然而其智能化程度还有待提高，导致操作人员工作强度比较大，一旦出现操作失误，会出现严重的飞行事故。
（1）飞行控制流程。当收到飞行任务之后，首先会在现场勘察进行航拍的区域，将航拍起始点坐标、航线长度、航向等都要确定好。然后根据相机的参数、分辨率、像元尺寸以及重叠度继而确定最佳的飞行高度、拍照与航向的间距。最后通过上述参数来编写飞行文件，其中包括航迹规划与降落回收，同时还要传上到无人机自驾仪，这样就实现了无人机的飞行控制。
（2） 实现飞行参数计算的自动化。航迹规划前，要计算出无人机的航拍高度、航向间距以及旁向间距。
（3）航迹规划设计与实现。当计算出飞行的相关参数后，开始航迹规划。
（4）增加航路点设计与实现。在原有的飞机控制文件中，航路点有些单一，只有在完成任务的必要节点才设为航路点，未考虑航拍时突变风向的处理，不能实现快调航线。
（5） 实时上传方案设计与实现。实时上传飞行文件保证了刀锋300C 无人机灵活的完成任务，提高了无人机的安全性与可控性。
3 无人机飞行控制技术的未来发展趋势
（1）人工控制为主，程序控制为辅助的趋势
经过对国内外无人机飞行控制技术的研究与分析发现，无人机控制体系结构的发展趋势是由人工操作变成自主控制，再发展成为融合控制，结合自主控制与人工决策的控制技术研究，提供无人机飞行操纵过程的自主控制能力，降低认为操纵的干预，而且人工操纵主要是借助发送操纵指挥引导指令，实现无人机控制系统的安全性得到提高。在实际技术发展过程中。要严格按照自主分级、逐步分层实现自动化的方式，在不同等级情况下界定人工干预与自主间的关系，实现决策优先级化规则的问题。针对我国无人机系统的应用环境，提出两级无人机的飞行操控模式，其就是一种以人工控制为主、程序控制为辅的形式，系统具有自动检测的性能，系统状态信息也能获得，主要是有故障报警、辅助操作信息，哦判斷决策的性能，设定出控制系统。这种模式下飞行操控人员需要扎实的专业技能，操控人员的素质可能会直接影响到飞行系统的安全性能，由此操控人员需要需要掌握扎实的专业知识，只有经过技能培训之后才能进行飞行次操控工作。还要促使操控人员进行飞行经验的积累，系统正常个性条件下，无人机可以按照设定的程序与任务进行信息规划，完成程序控制的飞行，操控人员在行链路上发送一些控制指令，使得无人机系统状态得到有效控制；一旦系统出现一场情况，操控人员要对系统提供出故障报警的信息，判定出故障情况，结合复辅助操作信息，对无人机飞行进行控制。
（2）提升系统安全装备的自控能力
无人机飞行控制技术的发展需要建立出高级的管理模式，无人机控制系统安全基于装备本身的自主控制能力，具备对设备与环境的感知与决策能力，飞行过程中基本上是不依赖人工干预能力。在无人机飞行系统中无法感知到外界威胁，操作人员能决策与辅助控制系统外的信息，控制最高优化权，飞行系统则需要具备自主检测、诊断、修复的能力，提升自我保障的系统的飞行安全性能。具体来说，其系统分层构架设计有自主诊断与重构、感知与规避、协同控制、决策与指挥。这种模式对操控人员的专业技能要求不高，而系统的自主呢你则会影响到系统的安全性。无人机系统在飞行条件下，无人机安全会在顶层规划信息的指引下，不能参与到系统控制中；一旦飞行系统出现异常，无人机则可以自主诊断决策与控制，保证飞行系统的安全性，操控人员结合系统外信息，评估系统状态，并做出相关决策，保证无人机能获得一定指挥信息并完成飞行，对飞行操控能力进行划分。
4 结语
总而言之，无人机飞行控制发展技术的应用，需要解决飞行其性能、稳定状态性能、控制器复杂程度进行合理的决策，就现阶段无人机飞行情况来看，无人机飞行控制技术会向着符合控制方法的方向发展。
参考文献
[1] 杨遵，雷虎民，刘玉浩.无人机飞行控制系统非线性设计技术研究[J].战术导弹控制技术，2008，30（2）：57-63.
[2] 刘志成，朱铁夫，郁万鹏.基于动态逆的综合非线性飞行控制方法[J].飞机设计，2009，29（5）：29-31.
[3] 李林侃.无人机鲁棒动态逆控制研究[D].西安：西北工业大学，2007.