無人機(jī)飛行控制方法研究現(xiàn)狀與發(fā)展

韓先兵

摘 要： 飛機(jī)的無人駕駛涉及到飛機(jī)的控制力、動力、發(fā)射等多方面的要素，飛行控制是無人駕駛發(fā)展的重要組成部分，無人機(jī)的發(fā)展可以在一些人為處理不了的任務(wù)中進(jìn)行應(yīng)用，提高執(zhí)行任務(wù)的能力，但是無人機(jī)的控制方法中依然存在一些問題，對于這些問題，本文主要對無人機(jī)飛行控制現(xiàn)狀與方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞： 無人機(jī);飛行控制方法;發(fā)展趨勢

自1913年世界上出現(xiàn)第一架無人飛機(jī)，科技的進(jìn)步，越來越多的科學(xué)家把目標(biāo)放在無人駕駛中，無人駕駛具有多種優(yōu)勢，越來越多的國家對這項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行研究與發(fā)展，無人機(jī)以一種無線遙控和利用程序進(jìn)行自身飛行控制，其不載人功能可以應(yīng)用在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，無人機(jī)集合了多種優(yōu)點(diǎn)，體積小、隱蔽性強(qiáng)、不需人力、低損耗、零傷亡，特別適合危險(xiǎn)任務(wù)的執(zhí)行。無人機(jī)的發(fā)展速度越來越快，可以有效的減少人員傷亡。具有諸多優(yōu)勢，在現(xiàn)代中的應(yīng)用作用越來越強(qiáng)，無人機(jī)的應(yīng)用范圍寬廣，在軍事、民用、科學(xué)研究領(lǐng)域都有著良好的發(fā)展空間。

1.無人機(jī)控制系統(tǒng)

無人機(jī)的核心部分是飛行控制系統(tǒng)，飛行控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣直接關(guān)系著無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力，這種控制系統(tǒng)，主要利用數(shù)據(jù)的采集、航線的控制來進(jìn)行起飛降落，與普通的飛行器相比，無人機(jī)具有體積小、消耗低等優(yōu)勢，在沒有飛行員參與的情況進(jìn)行飛行可以對飛行的姿態(tài)、速度進(jìn)行調(diào)整。所以，無人飛機(jī)對飛行控制的方法、通信設(shè)備的要求較高，所以，我們要采取多種先進(jìn)科技幫助無人機(jī)飛行，通過導(dǎo)航降低無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高飛行的穩(wěn)定性、可靠性。

2.無人機(jī)的控制方法

2.1反饋線性化

在上世紀(jì)80年代初，反饋線性初步發(fā)展起來，它的發(fā)展有兩種形式，它包括化微分幾何法與動態(tài)逆方法兩種，微分幾何法理論上的概述較為抽象，在生產(chǎn)推廣上并不普遍，使用較少。動態(tài)逆的應(yīng)用最為廣泛，是通過非線性進(jìn)行微分的變化，使其具有傳遞功能。使線性化與積分控制相結(jié)合，在無人機(jī)的應(yīng)用中設(shè)置了追蹤器，使我們對無人機(jī)的飛行航線可以更好的掌控。

2.2反步控制

在20世紀(jì)80年代，一位著名科學(xué)家提出無人機(jī)的非控線發(fā)展方向，他通過函數(shù)控制，構(gòu)建輔助控制，補(bǔ)償飛行控制不確定性，對飛行的控制在早期做出了研究，簡化了飛行的控制設(shè)計(jì)，通過滾轉(zhuǎn)動力設(shè)計(jì)出追蹤控制器，使無人機(jī)可以有效的避開障礙并對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，可以更好的應(yīng)用在無人飛行的控制系統(tǒng)中。

2.3滑模變結(jié)構(gòu)

由蘇聯(lián)學(xué)者提出滑模變結(jié)構(gòu)控制，這種結(jié)構(gòu)利用無人機(jī)的非線性控制，結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，控制氛圍有兩種形式，一種是，指定直線無人機(jī)沿著直線滑到遠(yuǎn)點(diǎn)。另一種方式是通過直接使用非線性的滑模變結(jié)構(gòu)控制，將無人機(jī)的非線性反饋方式線性化，直接對其進(jìn)行控制。這是兩個(gè)技術(shù)的結(jié)合，可以加強(qiáng)無人機(jī)的綜合控制能力。

2.4智能PID控制器

在無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)中，PID的控制簡單、易操作。魯棒性能良好，被廣泛的使用，經(jīng)典PID的控制單入單出，處理非線性、多變量系統(tǒng)，在抗干擾、對參數(shù)的攝動都達(dá)不到更好的效果。限制了無人飛機(jī)在飛行系統(tǒng)中穩(wěn)定性的提升，對這些缺點(diǎn)要進(jìn)行完善，使無人飛機(jī)得到更好的控制。

3.無人機(jī)飛行的控制發(fā)展趨勢

3.1控制模式

無人機(jī)的控制系統(tǒng)大致可以總結(jié)為幾種控制形式，最普遍的是直接控制系統(tǒng)，由無人機(jī)的操作人員進(jìn)行決策，采取直接控制，使無人機(jī)的任務(wù)可以更快、更精準(zhǔn)的完成，采取同意管理與列外管理相結(jié)合，采取混合管理方式，對于無人機(jī)的操作精確度具有更高的要求，這些管理模式的完善，使無人機(jī)的控制方法更為有效。

3.2交互方式

對于傳統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)要與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展，從傳統(tǒng)的控制臺轉(zhuǎn)換到新型的無人機(jī)飛行控制模式，這種方式要求無人機(jī)的使用者對于無人機(jī)的接口設(shè)備要能隨身攜帶，時(shí)刻關(guān)注其它無人機(jī)的控制，可以使無人機(jī)使用者時(shí)刻關(guān)注無人機(jī)任務(wù)完成度。極大程度的處理無人機(jī)顯示的問題，有利于無人機(jī)飛行控制交互方式的發(fā)展。

3.3便攜式的顯示器

隨著無人機(jī)的不斷發(fā)展變化，無人系統(tǒng)的大規(guī)模使用，無人機(jī)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，對于未來可能發(fā)生的戰(zhàn)爭我們并不支持，但是要有應(yīng)對戰(zhàn)場的能力，無人機(jī)將更多的應(yīng)用于軍事，我們把無人機(jī)交到士兵手中，利用無人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，更好的執(zhí)行危險(xiǎn)任務(wù)，使危險(xiǎn)任務(wù)的解決效率提高，減少人員傷亡，無人機(jī)與士兵協(xié)同作戰(zhàn)，同時(shí)，這些無人機(jī)的控制口必須是便攜的顯示器，可以及時(shí)有效的接受無人機(jī)反饋的信息，并對信息進(jìn)行處理，并可以隨著部隊(duì)的移動而進(jìn)行移動，使無人機(jī)的使用方式更便捷、高效。

結(jié)束語：

目前，對于無人機(jī)的控制方法，主要還是理論與仿真的控制階段，而沒有進(jìn)行大規(guī)模的使用。無人機(jī)的飛行控制方法分為幾大類，各有優(yōu)缺點(diǎn)，隨著無人機(jī)的飛行控制方法不斷發(fā)展，在一些方面已經(jīng)得突破，一些單一的飛行控制方案不能滿足人們的需要，采用復(fù)合的控制方法才是無人機(jī)飛行控制的發(fā)展方向，所以，未來的無人機(jī)飛行控制中要重視這些問題的解決方法，加快無人機(jī)在實(shí)戰(zhàn)中的應(yīng)用，更好的解決我們面對的問題。

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