[發(fā)明專利]六旋翼無人機的自動容錯姿態(tài)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810460050.6
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108614573B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常亮;蔡星;孫培
• 申請（專利權(quán)）人: 上海擴博智能技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種六旋翼無人機的自動容錯姿態(tài)控制方法，包括如下步驟：采集六旋翼無人機上多個電機的電流和/或電壓，根據(jù)所述電流和/或電壓判斷每一所述電機是否存在故障；當(dāng)判斷出一所述電機為故障電機時，關(guān)閉另一與所述故障電機相鄰且轉(zhuǎn)動方向相反的電機；根據(jù)所述故障電機所驅(qū)動的槳翼i的序號選擇相對應(yīng)的映射矩陣R_i，并根據(jù)所述映射矩陣R_i將輸入姿態(tài)角轉(zhuǎn)換為控制姿態(tài)角,i為大于等于0小于等于6的自然數(shù)；將所述控制姿態(tài)角輸入所述六旋翼無人機的飛行控制模塊以控制所述六旋翼無人機飛行。本發(fā)明在六旋翼無人機中每一電機的具有傾斜的安裝角度時，能夠根據(jù)電機的故障情況優(yōu)化動力分配，實現(xiàn)六旋翼無人機的容錯控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多旋翼無人機，具體地，涉及一種六旋翼無人機的自動容錯姿態(tài)控制方法。

背景技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)的六旋翼無人機比四軸旋翼無人機相比，有著更好的穩(wěn)定性。安裝有更多的電機以獲得更好的控制效果。六旋翼無人機在一個電機失效的情況下，仍然比四軸旋翼無人機多一個電機。而此時常被錯誤的認(rèn)為失效一個電機的飛行器仍然可控。

但是事實上當(dāng)六旋翼無人機在損失一個電機后是無法嚴(yán)格保證懸停的。而針對將電機具有安裝傾角的無人機，在6個螺旋槳正常工作以及1個損壞的情況下，通用無人機的飛控算法并不支持電機有安裝傾角的無人機以及壞槳的控制。因此需要設(shè)計一種控制算法和架構(gòu)來實現(xiàn)六旋翼無人機的容錯控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種六旋翼無人機的自動容錯姿態(tài)控制方法。本發(fā)明針改變了六旋翼無人機電機的安裝角度，根據(jù)電機的故障情況優(yōu)化動力分配，實現(xiàn)六旋翼無人機的容錯控制。其中六旋翼無人機的位置和姿態(tài)控制可以描述如下：遙控器發(fā)出俯仰、橫滾、偏航角以及油門命令，六旋翼無人機接收到遙控器的命令，在六個電機正常以及一個電機故障的時候可以實現(xiàn)自動容錯控制。

根據(jù)本發(fā)明提供的六旋翼無人機的自動容錯姿態(tài)控制方法，所述六旋翼無人機的每一電機具有相對于水平面沿一方傾斜安裝角α，沿另一方向的傾斜安裝角β，包括如下步驟：

步驟S1：采集六旋翼無人機上多個電機的電流和/或電壓，根據(jù)所述電流和/或電壓判斷每一所述電機是否存在故障；

步驟S2：當(dāng)判斷出一所述電機為故障電機時，關(guān)閉另一與所述故障電機相鄰且轉(zhuǎn)動方向相反的電機；

步驟S3：根據(jù)所述故障電機所驅(qū)動的槳翼i的序號選擇相對應(yīng)的映射矩陣R_i，并根據(jù)所述映射矩陣R_i將輸入姿態(tài)角轉(zhuǎn)換為控制姿態(tài)角,i為大于等于0小于等于6的自然數(shù)；

步驟S4：將所述控制姿態(tài)角輸入所述六旋翼無人機的飛行控制模塊以控制所述六旋翼無人機飛行。

優(yōu)選地，還包括如下步驟：

步驟S5：通過傳感器采集所述六旋翼無人機的飛行姿態(tài)角；

步驟S6：根據(jù)所述控制姿態(tài)角和所述飛行姿態(tài)角之間的偏差值，計算需對所述六旋翼無人機施加的目標(biāo)推力和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩τ_r，進而根據(jù)所述目標(biāo)推力和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩τ_r計算出每一電機的轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，當(dāng)一電機的電流和/或電壓存在如下方式時，判定所述電機存在故障：

-所述電流大于電流上限閾值；

-所述電流小于電流下限閾值；

-所述電流變化速率大于電流變化速率閾值；

-所述電壓大于電壓上限閾值；

-所述電壓小于電壓下限閾值；

-所述電壓變化速率大于電壓變化速率閾值。

優(yōu)選地，在所述步驟S1之前還包括如下步驟：