無人機飛行控制方法研究現狀與發展

韓先兵

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

關鍵詞： 無人機;飛行控制方法;發展趨勢

自1913年世界上出現第一架無人飛機，科技的進步，越來越多的科學家把目標放在無人駕駛中，無人駕駛具有多種優勢，越來越多的國家對這項新技術進行研究與發展，無人機以一種無線遙控和利用程序進行自身飛行控制，其不載人功能可以應用在現代戰爭中，無人機集合了多種優點，體積小、隱蔽性強、不需人力、低損耗、零傷亡，特別適合危險任務的執行。無人機的發展速度越來越快，可以有效的減少人員傷亡。具有諸多優勢，在現代中的應用作用越來越強，無人機的應用范圍寬廣，在軍事、民用、科學研究領域都有著良好的發展空間。

1.無人機控制系統

無人機的核心部分是飛行控制系統，飛行控制系統性能優劣直接關系著無人機執行任務的能力，這種控制系統，主要利用數據的采集、航線的控制來進行起飛降落，與普通的飛行器相比，無人機具有體積小、消耗低等優勢，在沒有飛行員參與的情況進行飛行可以對飛行的姿態、速度進行調整。所以，無人飛機對飛行控制的方法、通信設備的要求較高，所以，我們要采取多種先進科技幫助無人機飛行，通過導航降低無人機導航系統的復雜程度，提高飛行的穩定性、可靠性。

2.無人機的控制方法

2.1反饋線性化

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

2.2反步控制

在20世紀80年代，一位著名科學家提出無人機的非控線發展方向，他通過函數控制，構建輔助控制，補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計，通過滾轉動力設計出追蹤控制器，使無人機可以有效的避開障礙并對目標進行跟蹤，可以更好的應用在無人飛行的控制系統中。

2.3滑模變結構

由蘇聯學者提出滑模變結構控制，這種結構利用無人機的非線性控制，結合滑模變結構進行控制，控制氛圍有兩種形式，一種是，指定直線無人機沿著直線滑到遠點。另一種方式是通過直接使用非線性的滑模變結構控制，將無人機的非線性反饋方式線性化，直接對其進行控制。這是兩個技術的結合，可以加強無人機的綜合控制能力。

2.4智能PID控制器

在無人機的飛行控制系統中，PID的控制簡單、易操作。魯棒性能良好，被廣泛的使用，經典PID的控制單入單出，處理非線性、多變量系統，在抗干擾、對參數的攝動都達不到更好的效果。限制了無人飛機在飛行系統中穩定性的提升，對這些缺點要進行完善，使無人飛機得到更好的控制。

3.無人機飛行的控制發展趨勢

3.1控制模式

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

3.2交互方式

對于傳統的控制設計要與時俱進的發展，從傳統的控制臺轉換到新型的無人機飛行控制模式，這種方式要求無人機的使用者對于無人機的接口設備要能隨身攜帶，時刻關注其它無人機的控制，可以使無人機使用者時刻關注無人機任務完成度。極大程度的處理無人機顯示的問題，有利于無人機飛行控制交互方式的發展。

3.3便攜式的顯示器

隨著無人機的不斷發展變化，無人系統的大規模使用，無人機的應用范圍越來越廣泛，對于未來可能發生的戰爭我們并不支持，但是要有應對戰場的能力，無人機將更多的應用于軍事，我們把無人機交到士兵手中，利用無人機的優點，更好的執行危險任務，使危險任務的解決效率提高，減少人員傷亡，無人機與士兵協同作戰，同時，這些無人機的控制口必須是便攜的顯示器，可以及時有效的接受無人機反饋的信息，并對信息進行處理，并可以隨著部隊的移動而進行移動，使無人機的使用方式更便捷、高效。

結束語：

目前，對于無人機的控制方法，主要還是理論與仿真的控制階段，而沒有進行大規模的使用。無人機的飛行控制方法分為幾大類，各有優缺點，隨著無人機的飛行控制方法不斷發展，在一些方面已經得突破，一些單一的飛行控制方案不能滿足人們的需要，采用復合的控制方法才是無人機飛行控制的發展方向，所以，未來的無人機飛行控制中要重視這些問題的解決方法，加快無人機在實戰中的應用，更好的解決我們面對的問題。

參考文獻

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