[發(fā)明專利]用于在多旋翼無人機(jī)（UAV）中強(qiáng)健的軌跡跟蹤的通用控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580084504.9
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN108473200A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·戈麥斯古鐵雷斯;M·C·法爾康納
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號(hào): B64C39/02
• 分類號(hào): B64C39/02;B64D45/00;B64C27/08
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 黃嵩泉;張欣

1.一種裝置，包括：

傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)用于測量多旋翼無人機(jī)(UAV)的位置和取向；以及

飛行控制系統(tǒng)，耦合至所述傳感器系統(tǒng)，所述飛行控制系統(tǒng)被配置成用于：

從所述傳感器系統(tǒng)獲取位置和取向數(shù)據(jù)；

使用微分器從所述位置和取向數(shù)據(jù)生成多個(gè)導(dǎo)數(shù)；

應(yīng)用解耦控制律，以在三維(3D)空間中近似地將轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)從彼此解耦；

使用所述多個(gè)導(dǎo)數(shù)和經(jīng)解耦的動(dòng)力學(xué)來計(jì)算3D空間的每個(gè)維度上的期望軌跡與實(shí)際軌跡之間的誤差值；以及

生成控制信號(hào)來改變多個(gè)推力元件的速度，以抵消3D空間的每個(gè)維度上的所計(jì)算的誤差值。

2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述位置和取向數(shù)據(jù)包括俯仰、橫滾和偏航。

3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)導(dǎo)數(shù)使用高階滑動(dòng)模式微分器來生成。

4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述期望軌跡從軌跡規(guī)劃邏輯組件獲取。

5.如權(quán)利要求1所述的裝置，被進(jìn)一步配置成用于：生成控制信號(hào)，以使用脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)在高速度值與低速度值之間切換所述多個(gè)推力元件中的任何一個(gè)。

6.一種系統(tǒng)，包括：

機(jī)身；

電力存儲(chǔ)元件；

傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)用于測量多旋翼無人機(jī)(UAV)的位置和取向；

多個(gè)推力元件；以及

飛行控制系統(tǒng)，耦合至所述傳感器系統(tǒng)和所述多個(gè)推力元件，所述飛行控制系統(tǒng)被配置成用于：

從所述傳感器系統(tǒng)獲取位置和取向數(shù)據(jù)；

使用微分器從所述位置和取向數(shù)據(jù)生成多個(gè)導(dǎo)數(shù)；

應(yīng)用解耦控制律，以在三維(3D)空間中近似地將轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)從彼此解耦；

使用所述多個(gè)導(dǎo)數(shù)和經(jīng)解耦的動(dòng)力學(xué)來計(jì)算3D空間的每個(gè)維度上的期望軌跡與實(shí)際軌跡之間的誤差值；以及

生成控制信號(hào)來改變所述多個(gè)推力元件的速度，以抵消3D空間的每個(gè)維度上的所計(jì)算的誤差值。

7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述位置和取向數(shù)據(jù)包括俯仰、橫滾和偏航。

8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)導(dǎo)數(shù)使用高階滑動(dòng)模式微分器來生成。

9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述期望軌跡從軌跡規(guī)劃邏輯組件獲取。

10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，被進(jìn)一步配置成用于：生成控制信號(hào)，以使用脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)在高速度值與低速度值之間切換所述多個(gè)推力元件中的任何一個(gè)。

11.一種方法，包括：

從多旋翼無人機(jī)(UAV)的傳感器系統(tǒng)獲取位置和取向數(shù)據(jù)；

使用微分器從所述位置和取向數(shù)據(jù)生成多個(gè)導(dǎo)數(shù)；

應(yīng)用解耦控制律，以在三維(3D)空間中近似地將轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)從彼此解耦；

使用所述多個(gè)導(dǎo)數(shù)和經(jīng)解耦的動(dòng)力學(xué)來計(jì)算3D空間的每個(gè)維度上的期望軌跡與實(shí)際軌跡之間的誤差值；以及

生成控制信號(hào)來改變多個(gè)推力元件的速度，以抵消3D空間的每個(gè)維度上的所計(jì)算的誤差值。

12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述位置和取向數(shù)據(jù)包括俯仰、橫滾和偏航。

13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個(gè)導(dǎo)數(shù)使用高階滑動(dòng)模式微分器來生成。

14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述期望軌跡從軌跡規(guī)劃邏輯組件獲取。

15.如權(quán)利要求11所述的方法，包括：生成控制信號(hào)，以使用脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)在高速度值與低速度值之間切換所述多個(gè)推力元件中的任何一個(gè)。