[發(fā)明專利]一種無人機(jī)重心偏移的補(bǔ)償方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710630420.1
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN109308074B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康騰;黃濤;劉國良;費鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳禾苗通信科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅;柯夏荷

1.一種無人機(jī)重心偏移的補(bǔ)償方法，其特征在于，包括：

獲取無人機(jī)的目標(biāo)控制力矩；

獲取所述無人機(jī)由重心偏移得到的附加力矩；

采用遞推最小二乘法辨識出所述無人機(jī)所需的補(bǔ)償力矩；

將所述附加力矩和所述補(bǔ)償力矩添加到所述目標(biāo)控制力矩中進(jìn)行補(bǔ)償控制；

將補(bǔ)償后的力矩分配給四個電機(jī)，以使所述四個電機(jī)驅(qū)動所述無人機(jī)達(dá)到目標(biāo)姿態(tài)；

所述采用遞推最小二乘法辨識出所述無人機(jī)所需的補(bǔ)償力矩，具體包括：

基于俯仰角方向的總力矩、俯仰角速度、滾轉(zhuǎn)角加速度和偏航角速度，采用所述遞推最小二乘法辨識出所述無人機(jī)在所述俯仰角方向上所需的補(bǔ)償力矩；

基于滾轉(zhuǎn)角方向的總力矩、滾轉(zhuǎn)角速度、俯仰角加速度和偏航角速度，采用所述遞推最小二乘法辨識出所述無人機(jī)在所述滾轉(zhuǎn)角方向上所需的補(bǔ)償力矩；

基于偏航角方向的總力矩、偏航角加速度、滾轉(zhuǎn)角速度和俯仰角速度，采用所述遞推最小二乘法辨識出所述無人機(jī)在所述偏航角方向上所需的補(bǔ)償力矩。

2.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)重心偏移的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述獲取無人機(jī)的目標(biāo)控制力矩，具體包括：

根據(jù)所述無人機(jī)的目標(biāo)姿態(tài)角以及由所述無人機(jī)當(dāng)前姿態(tài)解算得到的姿態(tài)角，計算獲得姿態(tài)角誤差；

根據(jù)所述姿態(tài)角誤差獲得目標(biāo)角速度，并根據(jù)所述目標(biāo)角速度以及由所述無人機(jī)當(dāng)前姿態(tài)解算得到的角速度，計算獲得姿態(tài)角速度誤差；

根據(jù)所述姿態(tài)角速度誤差獲得所述目標(biāo)控制力矩。

3.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)重心偏移的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述基于俯仰角方向的總力矩、俯仰角速度、滾轉(zhuǎn)角加速度和偏航角速度，采用所述遞推最小二乘法辨識出所述無人機(jī)在所述俯仰角方向上所需的補(bǔ)償力矩，具體包括：

獲取所述無人機(jī)俯仰角方向的力矩平衡方程其中，M_x為無人機(jī)俯仰角方向的總力矩，為滾轉(zhuǎn)角加速度，為俯仰角速度，為偏航角速度，I_xx、I_yy、I_zz為無人機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量，為俯仰角方向的補(bǔ)償力矩；

設(shè)線性方程組Ax＝b，則A(k,:)x＝b_k,其中，k＝1,2,…n，A(k,:)＝[a_k1,a_k2,…,a_kn]，x＝[x₁,x₂,…,x_n]^T；

令b＝M_x，采用遞推最小二乘法辨識出所述無人機(jī)在所述俯仰角方向上所需的補(bǔ)償力矩

所述遞推最小二乘法為：

x^k+1＝x^k+Q^k[b_k-A(k,:)x^k]，k＝1,2,…,n；

P^k+1＝[I-Q^kA(k,:)]P^k；

其中，隨機(jī)產(chǎn)生初始權(quán)值向量x⁰＝rand(n,1)，設(shè)P⁰＝αI∈R^n×n，α＝10⁶～10¹⁰，I∈R^n×n是單位矩陣。

4.如權(quán)利要求1所述的無人機(jī)重心偏移的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述將補(bǔ)償后的力矩分配給四個電機(jī)，以使所述四個電機(jī)驅(qū)動所述無人機(jī)達(dá)到目標(biāo)姿態(tài)，具體包括：

基于所述無人機(jī)的重量、轉(zhuǎn)動慣量以及電機(jī)到質(zhì)量中心的臂長，依次將所述俯仰角方向的補(bǔ)償力矩、所述滾轉(zhuǎn)角方向的補(bǔ)償力矩、所述偏航角方向的補(bǔ)償力矩分配給所述四個電機(jī)，以調(diào)整所述四個電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使所述四個電機(jī)驅(qū)動所述無人機(jī)達(dá)到目標(biāo)姿態(tài)。