[發明專利]傾轉垂直起降固定翼無人機旋翼模式下偏航控制方法

在審

• 申請號: 201710705127.7
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN109407692A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 韓偉;毛立堯;王宬;陳溯;鄧修濤
• 申請（專利權）人: 西安羚控電子科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了傾轉垂直起降固定翼無人機旋翼模式下偏航控制方法，包括安裝在固定翼機翼上的具有旋翼傾轉功能的垂直起降固定翼，其中旋翼部件分別連接用于電機驅動的動力單元，其中前方兩側的旋翼設置傾角轉動裝置，其特征在于，通過控制傾角轉動裝置和四個動力單元，實現偏航控制，具體包括以下步驟：無人機根據傾轉指令，控制傾角轉動裝置轉動一定的傾角角度，其中傾轉方向一側的傾角轉動裝置向前方傾轉角度，另一傾角轉動裝置向后傾轉角度，實現無人機的傾轉；傾轉完成后，傾角轉動裝置恢復起始位置，無人機進入平飛狀態。本發明解決了航向控制中經常會出現的飛機較大抖動的問題。

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，具體涉及傾轉垂直起降固定翼無人機旋翼模 式下偏航控制方法。

背景技術

傾轉四旋翼垂直起降固定翼無人機是一種介于四旋翼和固定翼之間的新構 型的飛行器。它既能滿足垂直起降的要求，又能達到固定翼的長航時搭載重的 優點，在航測等多種遙感遙測領域具有很大的應用價值。

傾轉四旋翼垂直起降固定翼無人機是一種介于四旋翼和固定翼之間的新構 型的飛行器。該機飛行模式主要有三種：四旋翼模式、過渡段模式、固定翼模 式。傾轉四旋翼垂直起降固定翼無人機在起飛、降落或小速度前飛都是以四旋 翼模式飛行，此時升力的產生主要依靠傾轉旋翼機四個旋翼。傾轉四旋翼向前 加速前飛時進入過渡模式，此時前傾角增大。當前端旋翼傾轉到平行于機體軸 時，前傾角達到90°，進入到固定翼模式，同時后端螺旋槳從垂直位置放置到 水平位置，槳葉折疊收起以減少阻力。這時傾轉旋翼機等同于普通的螺旋槳飛 機。傾轉旋翼機在性能方面既具備了一般四旋翼的靈活性如垂直起降和空中懸 停，又具備了一般螺旋槳飛機航程遠、載重大、速度快、飛行包線大等優點。 能夠在不具備起降跑道的復雜環境下，完成快速部署，垂直起飛，高效巡航， 垂直著陸的簡易、快速、高效操作使用。如何在這三種模式下進行有效控制則 是該類無人機的研究重點。

目前該類型無人機在四旋翼模式下采用采用經典的四旋翼的姿態控制方 式，四旋翼有4個螺旋槳分別命名為1號槳～4號槳，1、3槳逆時針旋轉，2、4 槳順時針旋轉。電機在旋轉過程產生向上的拉力以及和電機轉動反方向的扭矩。 各獎產生的拉力為(標量)T₁、T₂、T₃、T₄，扭矩分別為(標量)M₁、M₂、M₃、 M₄。經典的動力模型為如下式所示。(合力向下為正，滾轉力矩向右為正，俯仰 力矩抬頭為正，偏航力矩向右為正)

從上述的公式可以看到偏航控制是通過電機轉速差 進行控制，也就是說要實現快速的航向跟蹤，不然需要產生較大的也就 是需要M1+M3與M2+M4組有較大的差異，也就是對角線電機的轉速有較大的差 值。由于在旋翼模式下可以看成是四旋翼，如果采用差速的控制，將會在偏航 控制時出現一組對角線電機轉速變大，另一組變小，當偏航量達到一定程度是 會導致飛機水平姿態的不穩定，增加失控墜機風險。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供傾轉垂 直起降固定翼無人機旋翼模式下偏航控制方法，通過利用前電機的傾轉角度控 制實現偏航控制，提高飛行器的飛行穩定性。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

傾轉垂直起降固定翼無人機旋翼模式下偏航控制方法，包括安裝在固定翼 機翼上的具有旋翼傾轉功能的垂直起降固定翼，其中旋翼部件分別連接用于電 機驅動的動力單元，其中前方兩側的旋翼設置傾角轉動裝置，其特征在于，通 過控制傾角轉動裝置和四個動力單元，實現偏航控制，具體包括以下步驟：

無人機根據傾轉指令，控制傾角轉動裝置轉動一定的傾角角度，其中傾轉 方向一側的傾角轉動裝置向前方傾轉角度，另一傾角轉動裝置向后傾轉角度， 實現無人機的傾轉；傾轉完成后，傾角轉動裝置恢復起始位置，無人機進入平 飛狀態。