[發(fā)明專利]用于用側(cè)風(fēng)和加速度計偏差估計和補償來控制多旋翼的旋翼無人機的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380028830.9
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104335128B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F·凱羅;G·費耐特
• 申請（專利權(quán)）人: 鸚鵡無人機股份有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01P5/00
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 羅婷婷

1.一種用于駕駛旋翼無人機(10)的方法，所述旋翼無人機具有由相應(yīng)馬達(110)驅(qū)動的多個旋翼(12)，所述馬達能夠被控制以在姿態(tài)和速度方面駕駛所述無人機，

所述方法包括：

-產(chǎn)生角設(shè)定點并把這些設(shè)定點應(yīng)用到無人機馬達的控制回路(120)，這些設(shè)定點適配成控制所述無人機繞俯仰軸(22)和滾轉(zhuǎn)軸(24)的姿態(tài)，

-建立所述無人機的至少一個動力學(xué)模型，所述模型描述所述無人機的作為所述無人機的阻力系數(shù)和質(zhì)量、表征所述無人機相對于絕對地面坐標系的姿態(tài)的歐拉角以及所述無人機繞垂直偏航軸的轉(zhuǎn)速的函數(shù)的水平速度分量；

-測量所述無人機的空氣動力學(xué)阻力，所述空氣動力學(xué)阻力是從所述無人機的加速度測量推導(dǎo)出的；

-測量所述無人機相對地面的相對速度；以及

-由卡爾曼預(yù)測濾波器對所述無人機的所述動力學(xué)模型施加對所述無人機的空氣動力學(xué)阻力的測量和對所述無人機相對地面的相對速度的測量，從而產(chǎn)生側(cè)風(fēng)的水平速度分量的估計，

所述方法的特征在于：

所述卡爾曼預(yù)測濾波器是六狀態(tài)濾波器，這些狀態(tài)包括：

·在與所述無人機相關(guān)的坐標系中所表達的所述無人機相對地面的位移速度的兩個分量，

·在相關(guān)的絕對地面坐標系中所表達的相對地面的風(fēng)速的兩個分量，以及

·無人機加速度計的構(gòu)造偏差的兩個水平分量。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述無人機的至少一個動力學(xué)模型包括建立兩個不同的模型，其中：i)所述無人機在飛行中的動力學(xué)模型，以及ii)所述無人機在地面上的動力學(xué)模型，這些模型因變于所述無人機的狀態(tài)被選擇性地使用。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述無人機在飛行中的動力學(xué)模型使用所述無人機的加速度測量作為與所述無人機的坐標系中的空氣速度成比例的測量。

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述無人機在飛行中的動力學(xué)模型具有以下類型：

表示該狀態(tài)向量相對于其初始值X的演變，

U是重力U＝g，

C_x和C_y是所述無人機沿其u軸和v軸的空氣動力學(xué)摩擦系數(shù)，

m是所述無人機的質(zhì)量，

θ和ψ是表征所述無人機相對于NED坐標系的姿態(tài)的歐拉角，分別為滾轉(zhuǎn)角、俯仰角和偏航角，

ω₂是繞w軸的旋轉(zhuǎn)即偏航旋轉(zhuǎn)運動的速度，以及

Rψ是在2維中與角度ψ相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)矩陣。