[發明專利]變槳距多旋翼飛行器的控制方法

在審

• 申請號: 201710024190.4
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106802659A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 戴瓊海;唐亞慧;李一鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張潤

1.一種變槳距多旋翼飛行器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立變槳距多旋翼飛行器的電機-螺旋槳驅動模型，并確定變槳距多旋翼飛行器所需推力的電機-螺旋槳組合；

設置變槳距多旋翼飛行器的原始坐標系和慣性坐標系，用四元數描述慣性坐標系內飛行器的姿態，得到其動態模型；

根據基于原始坐標系的誤差四元數得到基于比例-微分控制的內環姿態控制策略；

根據所述基于比例-微分控制的內環姿態控制策略對所述變槳距多旋翼飛行器進行控制。

2.根據權利要求1所述的變槳距多旋翼飛行器的控制方法，其特征在于，當螺旋槳槳距為常數時，電機速度為電機電壓的函數，電機動力學模型是電機速度ω的一階微分方程，給定電機輸入電壓，電機轉速的響應為：

$I\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}=\[(v-\frac{\mathrm{\ω}}{K_V})\frac{1}{R}-i_0\]\frac{1}{K_Q}-T_L,$

其中，v為電機輸入電壓，ω為電機轉速，剩余參數均為常量，I為電機和螺旋槳的慣性矩，K_V為電機電壓常數，單位為rad/s/v，R為電機內阻，i₀為空載電流，K_Q為扭矩常數，單位為Amp/Nm，T_L為負載扭矩。

3.根據權利要求2所述的變槳距多旋翼飛行器的控制方法，其特征在于，當槳距變化時，電機速度表示為電壓和槳距角的函數，電機-螺旋槳動力學模型為電機轉速ω的非線性模型，給定電機輸入電壓和槳距角后，電機轉速的響應由下式表達：

$I\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}=\[(v-\frac{\mathrm{\ω}}{K_V})\frac{1}{R}-i_0\]\frac{1}{K_Q}-b_{D_1}{\mathrm{\ω}}^2-b_{D_2}{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\α}}^2-b_{D_3}\mathrm{\ω}\mathrm{\α},$

其中，α為輸入的螺旋槳槳距角，和均為電機螺旋槳參數組成的常數。