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无人机飞行控制的分析

黄博

海装沈阳局驻沈阳地区第一军事代表室,110034

摘要: 随着无人机技术的广泛应用,为了提高无人机飞行控制系统的研究水平,技术人员要结合无人机飞行控制系统,深入地开展研究和实践,总结摸索出更加先进的飞行控制方式,从而促进无人机技术的不断发展。本文通过具体分析,剖析了无人机的控制系统,总结了提升无人机飞行控制效率的几种方法,希望因此能够加强无人机领域的相关实践能力和研究水平。
关键词: 无人机;飞行控制;系统
DOI:10.12721/ccn.2023.157027
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引言

在对无人机飞行控制技术的研究过程中,要借助有效的技术手段,不断学习先进的技术方法并不断提高研究能力水平,并将其运用到无人机飞行控制之中,保证无人机的稳定运行,提高相关技术的应用效率。作为相关技术人员,要积极探索先进的技术方法和手段,对无人机的飞行控制进行仔细分析研究。通过提高控飞行控制系统的设计与研究能力,为无人机的飞行提供有效的技术保证。现对无人机的飞行控制具体分析如下:

1无人机控制系统

飞行控制系统作为无人机的核心组成部分,其控制系统的性能与无人机执行任务的能力有着直接的关系,而控制系统主要是通过数据采集以及航线的控制来对无人机起飞和降落进行控制。无人机飞行的控制系统和导航系统相结合,可以对飞行器进行自动化控制。导航系统是由各种传感器组合而成,传感器包括角位移传感器、加速度传感器和GPS定位传感器等。通过导航系统所搜集到的相关信息,可以对无人机的方位信息进行监测,对目标路径中所在位置进行判断,然后将相关信息传达给无人机控制系统和检测的工作人员,再通过飞行控制系统对无人机的飞行状态等进行调整,使无人机能够按照所规划的路径进行动作,从而完成无人机所担负的拍摄、投递等任务。

对于地面基站来说,主要是对无人机所采集的信息进行分析和处理,飞行控制器不能完成的工作也可以利用通讯系统开展远程遥控,还可以通过调整控制器,使飞行器的适应性得以提升。

无人机中的机载通讯系统主要用来无人机和地面基站进行交互沟通,以及和其他无人机之间保持联系,所以信道的稳定性至关重要。大多无人机出现故障都是因为通讯系统失灵,如果是控制器出现失灵,可以通过人工操作使无人机返回,但是如果通讯系统出现失灵,那么就等同于无人机无法和外界联系,不过如果无人机的自动控制功能足够强大的话,那么无人机依旧可以在通讯系统失灵的状态下完成相应的任务。

2无人机飞行控制系统核心结构任务

首先,是对飞行航线的规划和控制,无人机在飞行前,通过计算机系统对无人机飞行的轨迹和范围进行设计,在这个过程中,计算机控制系统的主要作用就是监控和观察无人机飞行的航线,确保所有程序符合相关的设计要求,避免航线发生错误偏离等情况,从而保证飞行任务的顺利完成。在无人机飞行的过程中,如果出现航线偏离的情况,可以通过核心控制系统对其进行纠正,进而更好地控制无人机的飞行。

其次,是对无人机飞行中的数据进行采集,无人机在飞行的过程中会产生各种数据信息,通过对飞行中的数据信息进行采集,并将这些信息数据向核心控制系统发送,有效地完成数据的读取和采集工作,会使得后期的数据分析工作变得更加顺利。

另外,无人机在飞行中避免不了会有一些故障发生,并且很多时候都是无人机在执行任务的过程中发生的,针对这种情况,可以利用飞行控制系统有效地处理故障,从而将无人机的故障消除,使无人机更好地完成任务。

3无人机飞行控制效率提升策略

无人机的控制器主要分为以下两个部分:首先是位置控制器,这个部分是整个控制器的外环部分,也就是说对方位确定后可以确保无人机能够按照预定的轨迹进行飞行,其次是姿态控制器,姿态控制器的输入量就是位置控制器的输出量,简单来说,姿态控制需根据位置控制器输出量对无人机的姿态进行相应的调整,进而达到适应当前位置运动的目的,保证无人机的实际运动轨迹和目标路径相符,在这样的控制结构分配下可以更好地对信号进行分级处理,从而更好地调整无人机的飞行状态。

3.1设计核心控制系统

对于设计核心控制系统来说,就是从实体结构入手,确保前期设计的合理性,例如对硬件的设计,要确保硬件设备电源接口、硬件模块和整体系统结构的合理性,保证接口位置接触的良好性以及相关硬件模块的全面性。对软件进行设计时,要充分考虑到外界环境因素产生的影响,在设计时也要充分考虑无人机运行环境的适应性,确保在设计结束后无人机的质量和环境适应性能够达标,同时也能够保证无人机的反应速度相对较快。另外,无人机的自身运行功能要具有扩展性,这样就可以使无人机在不同的情况下能够更好地应对外界环境的变化。

3.2采用滑模变结构

滑模控制本质上是一种非线性控制,即控制结构随时间变化而变化。滑模变结构控制是非线性系统中普遍采用的一种分析方法,其显著优点是对于不确定参数和外界干扰具有强鲁棒性。在对无人机的控制中,可以直接利用非线性滑模变结构对无人机进行控制,使无人机对外界的干扰作出相应的反应动作,从而达到对无人机控制的目的。通过滑模变结构可以有效提高无人机综合控制的能力。

3.3智能PID控制器

无人机飞行控制系统中PID控制器具有控制简单、操作方便等优点,所以被广泛运用到无人机飞行控制系统中,对于经典PID来说,是对单入单出进行控制,对非线性以及多变量系统进行处理,但是在抗干扰以及参数的摄动等方面都无法达到良好效果,使无人机在飞行系统中稳定性的提升产生限制,所以要对这些方面进行不断完善,设计出更加智能的PID控制器系统,从而达到更好地控制无人机的目的。

4无人机飞行的控制发展趋势

4.1控制模式

对于无人机的控制系统来说有不同的控制形式,其中最为常见的就是直接控制系统,该系统是由无人机操作人员直接进行决策的,直接对无人机进行控制,直接控制系统的优点是能够使无人机在执行任务时更加快速和精准,因此运用有效的控制和管理模式,加强控制水平,能够使无人机操作的精确度更高。总之,想要使无人机控制方式变得更加有效可以通过对控制管理模式进行不断地改进和完善来达到预期的目标。

4.2交互方式

现有的人机交互控制设计要跟上时代的发展,采用先进的人机交互方式,将传统的控制台模式转为新型无人机飞行控制模式,这就需要无人机操作人员随身携带无人机接口设备,熟练地对无人机进行操作,并对无人机的其他控制给予更多的关注,从而实现无人机操作者对无人机更加高效便捷地操作和交互控制。

4.3便携式的显示器

在无人机不断发展的过程中,显控系统已经被大规模的使用,并且在其他领域内被广泛地应用,便携式显示器能够方便快捷地对无人机反馈的信息进行显示和处理,所以无人机的控制口要保证是便携式的显示器,这样就可以将无人机反馈的信息及时有效地接收并对其进行相应的处理。

结束语:

总之,有效的技术运用必然能提高无人机飞行控制的水平,也利于构建更加完善的无人机飞行控制系统。在实践分析过中程,技术人员要根据无人机实际的操作方式和应用场景,科学有效地借助各种技术手段,加强技术的应用创新和研究能力,从而促进无人机飞行控制技术的不断发展。希望通过以上阐述,能加强相关的实践和研究水平,为进一步提升无人机飞行控制技术提供有效的建议。

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