强风扰动下的无人直升机横航向抗侧风控制律研究

来源：机械与电子杂志2025年第02期北京时间：

作者：刘世龙;祖家奎;位士超;叶晓宇

单位：南京航空航天大学自动化学院,江苏 南京 211106

摘要：针对无人直升机受强风干扰而造成偏离航线甚至带来飞行安全隐患的工程问题,首先,分析了直升机受到强风扰动影响的动力学和运动学机理以及常规控制方法在强风干扰下控制律存在的诸多不足。其次,提出了无人直升机横航向通道的控制律改进优化方案,在内回路设计了自抗扰控制器用于降低紊流风的扰动;并针对直升机不同飞行阶段设计了相应的外回路控制策略和控制律:悬停/小速度阶段采用基于地速控制和侧向加速度的控制方案提高强风扰动下的位置控制精度和消除侧滑;前飞阶段采用风场估计算法和前馈动态补偿的方法来实现前飞无侧滑抗风控制飞行。最后,针对不同类型的强风扰动以及无人直升机不同的飞行阶段进行了控制律的仿真验证,结果分析表明所设计的控制律具有良好的抗风能力,可以满足无人直升机在强风扰动下的稳定性和安全性要求。

关键词：风扰动;无人直升机;抗侧风;横航向通道;侧滑