[發明專利]基于混合控制的四旋翼無人機增穩控制方法

有效

• 申請號: 201210424807.9
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102915037A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李國棟;劉琳;吳華;宋志立;羅晗;宋志新;李小龍;黃琳華
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種基于混合控制的四旋翼無人機增穩控制方法，其特征是所示方法包括：

步驟1：設定四旋翼無人機飛行狀態變量并選取狀態切換參數；

所述四旋翼無人機飛行狀態變量包括：四旋翼無人機的經度x、緯度y、高度z、滾轉角φ、俯仰角θ和偏航角ψ；

所述四旋翼無人機狀態切換參數包括：四旋翼無人機的高度z、滾轉角φ和俯仰角θ；

步驟2：設定四旋翼無人機的狀態切換參數值，其中包括：高度切換值z_T、滾轉角切換值φ_T、俯仰角切換值θ_T、滾轉角臨界值φ_max和俯仰角臨界值θ_max；

步驟3：設定離散狀態集合包括元素：起降飛行狀態、正常飛行狀態、增穩飛行狀態和失控保護狀態；

步驟4：設定離散狀態遷移過程和其對應的離散事件集合；其中，所述離散狀態遷移過程包括：起降飛行狀態遷移至正常飛行狀態、起降飛行狀態遷移至增穩飛行狀態、正常飛行狀態遷移至起降飛行狀態、正常飛行狀態遷移至增穩飛行狀態、正常飛行狀態遷移至失控保護狀態、增穩飛行狀態遷移至起降飛行狀態、增穩飛行狀態遷移至正常飛行狀態和增穩飛行狀態變遷移至失控保護狀態；所述離散事件集合為離散狀態遷移過程所對應的事件組成的集合；

步驟5：設定四旋翼無人機離散狀態遷移條件，包括：

當四旋翼無人機的高度z≤z_T時，四旋翼無人機處于起降飛行狀態；

當四旋翼無人機的高度z＞z_T并且滾轉角0≤φ≤φ_T或者俯仰角0≤θ≤θ_T時，四旋翼無人機遷移至平穩飛行狀態；

當四旋翼無人機的高度z＞z_T并且滾轉角φ＞φ_max或者俯仰角θ＞θ_max時，四旋翼無人機遷移至失控保護狀態；

當四旋翼無人機的高度z＞z_T并且滾轉角φ_T＜φ≤φ_max或者俯仰角θ_T≤θ≤θ_max時，四旋翼無人機遷移至增穩飛行狀態；

步驟6：判斷四旋翼無人機的狀態，當四旋翼無人機處于起降飛行狀態時，執行步驟7；當四旋翼無人機遷移至平穩飛行狀態時，執行步驟8；當四旋翼無人機遷移至增穩飛行狀態時，執行步驟9；當四旋翼無人機遷移至失控保護狀態時，執行步驟10；

步驟7：設計起降控制器，對起降控制器進行PID參數整定，使系統響應時間小于第一設定值；

步驟8：設計平穩控制器，對平穩控制器進行PID參數整定，使系統超調量小于第二設定值；

步驟9：設計增穩控制器，對增穩控制器進行PID參數整定，使系統響應時間小于第三設定值；

步驟10：設計失控保護裝置，將四旋翼無人機的飛行控制器輸出與信號發生器連接，信號發生器輸出連接降落傘彈出裝置。

2.根據權利要求1所述的設計方法，其特征是所述對起降控制器進行PID參數整定具體是，設定比例系數、微分時間常數和積分時間常數。

3.根據權利要求1所述的設計方法，其特征是所述對平穩控制器進行PID參數整定具體是，設定比例系數、微分時間常數和積分時間常數。

4.根據權利要求1所述的設計方法，其特征是所述對增穩控制器進行PID參數整定具體是，設定比例系數、微分時間常數和積分時間常數。