[發明專利]基于API可用戶設置軌跡的旋翼無人機自適應控制方法

有效

• 申請號: 201810385160.0
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108563124B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 傅裕;宋永端;沈志熙;馬亞萍;何鎏
• 申請（專利權）人: 宋永端
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 吳彬

1.一種基于API可用戶設置軌跡的旋翼無人機自適應控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)為旋翼無人機系統設置人機交互界面，通過人機交互界面在旋翼無人機控制系統中設置飛行參數制定旋翼無人機的期望飛行軌跡；

2)設計控制器對步驟1)制定出的期望飛行軌跡進行自適應、自調節跟蹤，步驟如下：

S2a：對API進行數學模型的描述，所述API為接收控制輸入并驅動旋翼無人機控制系統運行的可編程程序接口；

所述對API進行數學模型的描述為：

其中，x為旋翼無人機在X軸方向的位置，v_x為旋翼無人機在X軸方向的飛行速度；d_x(·)為X軸方向的不確定擾動，且d_x(·)是有界的，即|d_x(·)|＜d_mx(·)；d_mx(·)為X軸方向不確定擾動的最大值，不需要知道此值的確定大小；

y為旋翼無人機在Y軸方向的位置，v_y為旋翼無人機在Y軸方向的飛行速度；d_y(·)為Y軸方向的不確定擾動，且d_y(·)是有界的，即|d_y(·)|＜d_my(·)；d_my(·)為Y軸方向不確定擾動的最大值，不需要知道此值的確定大小；

z為旋翼無人機在Z軸方向的位置，即旋翼無人機的飛行高度；v_z為旋翼無人機在Z軸方向的飛行速度，d_z(·)為Z軸方向的不確定擾動，且d_z(·)是有界的，即|d_z(·)|＜d_mz(·)；d_mz(·)為Z軸方向不確定擾動的最大值，不需要知道此值的確定大小；

將步驟S2a中的數學模型的描述用狀態空間形式表達得到下式：

其中，p＝[x，y，z]^T為旋翼無人機的空間位置，p₁＝[u_x，u_y，v_z]^T，d＝[d_x(·)，d_y(·)，d_z(·)]^T；

S2b：通過設置在旋翼無人機上的傳感器獲得當前旋翼無人機的飛行狀態數據，所述飛行狀態數據包括旋翼無人機的位置數據和旋翼無人機的速度數據，將傳感器獲得的位置數據與通過期望飛行軌跡得到的期望位置數據進行如下運算，獲得誤差值e；

e＝p-p_d

其中，p為傳感器測量到的旋翼無人機的位置數據，p_d為旋翼無人機的期望位置數據；

S2c：設計旋翼無人機系統的控制器如下：

其中：p₁為設計出的旋翼無人機的控制器；為旋翼無人機系統不確定項ω的估計值，由自適應更新率估計得到；ρ、k與σ均為大于0的設計參數，依據調試效果而定；

其中：F＝||θ(H)||+1為用神經網絡處理過的旋翼無人機控制系統函數，θ(H)是神經元基函數向量，θ(H)＝[θ₁(H)，……，θ_n(H)]^T，n為選擇的神經網絡個數，θ₁(H)，……，θ_n(H)分別是第1至第n個節點神經元基函數，

θ_j(H)是第j個節點神經元基函數，其中H＝[x_d，y_d，z_d]^T，x_d，y_d，z_d分別為旋翼無人機在X軸、Y軸和Z軸三個不同方向的理想軌跡，α_j為神經網絡選擇的參數，∈_j表示神經網絡節點中心跨度；

S2d：API接收控制器p₁的計算結果控制旋翼無人機的飛行軌跡；

在步驟1)中，設置飛行參數制定旋翼無人機的期望飛行軌跡包括：

當要飛行到一個點目標，則通過人機交互界面在旋翼無人機控制系統中設定該點目標的三維坐標值(x，y，z)；

當要在一個面目標上飛行，則通過人機交互界面在旋翼無人機控制系統中將飛行高度z設定為某一固定值，將飛行跨過的寬度x設定為x＝sin(t)，將飛行的前行速率y設定為y＝0.5t；

當要繞一個立體目標飛行時，設定繞立體目標飛行的x軸方向半徑為x＝2sin(t)，繞立體目標飛行的y軸方向半徑為y＝3sin(t)，上升飛行的速率設定為z＝1.5t。

2.根據權利要求1所述的基于API可用戶設置軌跡的旋翼無人機自適應控制方法，其特征在于：還包括在旋翼無人機上設置導航系統，通過導航系統規劃出旋翼無人機的期望飛行軌跡。