张 迪，孟祥瑞，谢 勇

(中国航天科工集团第三研究院无人机技术研究所, 北京 100074)

0 引言

近年来，各类无人机在军事和民用领域都得到了广泛应用。固定翼无人机具有多种起降方式，其中滑跑起降方式仅借助跑道即可完成起降任务，具有对外界系统依赖小的优势。针对此类无人机，滑跑安全性是整个飞行任务的基础，也是其重复使用的重要前提[1-2]。

无人机处于滑跑阶段时，其安全性会受滑跑速度、航向角速度、质量、重心位置、起落架轮距、地面材质、风向等诸多因素的影响。特别是在人工辅助操纵飞行中，操纵手仅仅通过视觉观察难以实现细微的航向偏差调节，容易出现操纵过量导致的侧翻和甩尾等危险。

目前，无人机滑跑方面的研究多为基于飞机地面滑跑的基本受力进行理论建模和仿真[3-4]。本文以前三点式无人机为研究对象，重点针对滑跑中的侧翻问题进行建模分析，提出了防止侧翻的安全性约束，通过系统辨识建立前轮转弯滑跑控制模型，最终通过试验验证了加入安全性约束的无人机滑跑控制的有效性。

1 无人机侧翻现象建模研究

无人机在滑跑速度较快时，由于航向操纵不当会引起无人机瞬间产生较大的离心力，导致一侧主轮迅速离地，造成无人机失稳发生侧翻。本节针对侧翻问题进行具体建模，并分析其临界条件。

1.1 侧翻建模

模型建立中，为简化问题分析，假定：

1)无人机作为刚体，其质量不变；

2)地面是惯性参考系，即地面坐标为惯性坐标；……