[發明專利]一種基于時間最優的無人機前飛速度計算方法

有效

• 申請號: 201810295228.6
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108388272B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 賀躍幫;陳浩森
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 梁嘉琦

本發明公開了一種基于時間最優的無人機前飛速度計算方法，能夠解決手動模式過渡到自動模式或者自動模式給定速度變化時的速度、加速度連續性問題。該算法依據初始狀態和目標狀態進行計算將過渡過程劃分為若干階段，計算出每個階段對應的運動狀態參數，顯著提高了計算效率并且簡化了過渡過程，且不會產生影響飛行效果的不良影響。

技術領域

本發明涉及一種基于時間最優的無人機前飛速度計算方法，特別適用于解決無人機速度模式切換和自動模式下變化速度時的速度和加速度保持連續。

背景技術

在無人機的使用過程中，從手動模式切換到自動模式以及在自動模式的情況下給定速度變化時，速度和加速度的連續性是影響飛行效果的關鍵性因素。但是由于影響速度和加速度連續性的因素過多，如何有效解決連續性問題一直是行業內一個難點。盡管近幾年來基于控制量突變部分的消除和利用現有數控技術規劃算法讓速度和加速度的連續性問題得到解決，但是前者計算過程復雜，而后者則不能保證過渡過程時間最優。因此需要采用一種算法既能基于時間最優解決速度和加速度的連續性問題，又能不產生影響飛行效果的負面影響。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于采用一種基于時間最優的無人機前飛速度計算方法，解決手動模式過渡到自動模式或者自動模式給定速度變化時的速度、加速度保持連續。

本發明解決其問題所采取的技術方案是：

一種基于時間最優的無人機前飛速度計算方法，其特征在于：在速度、加速度發生變化時，執行以下步驟：

A、將速度、加速度變化的過渡過程分為若干時間段；

B、根據初始狀態和目標狀態確定時間分段點；

C、利用步驟B根據初始狀態和目標狀態確定的時間分段點，計算出每個時間段所對應的運動狀態參數；

D、利用步驟C所得的運動狀態參數，控制無人機完成速度、加速度連續的過渡過程；

所述步驟B中時間分段點為t₁，t₂，t₃，過渡過程的時間段分為以下3個階段：t≤t₁，t₁＜t≤t₂，t₂＜t≤t₃，其中t為無人機運動過程中所處的時間點；

步驟C計算運動狀態參數由以下公式求得：

其中，ω_m為給定的最大角速度，g為重力加速度，v₀為初始速度，θ₀為初始俯仰角，且滿足θ_r為過渡過程俯仰角，a_r為過渡過程加速度，v_r為過渡過程速度，ω_r為過渡過程角速度，v_e為目標速度。

進一步，當初始速度v₀和目標速度v_e滿足時，時間分段點的計算方法如下：ω_m＝ω_max；

其中，g為重力加速度，ω_max為無人機的最大角速度，θ₀為初始俯仰角，且滿足a_max為給定的最大加速度。

進一步，當初始速度v₀和目標速度v_e滿足時，時間分段點的計算方法如下：ω_m＝-ω_max；