[發(fā)明專利]一種垂直空投無人機的起飛姿態(tài)控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810645874.0
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108762288A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市易飛方達科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 廣東廣和律師事務(wù)所 44298
• 代理人: 陳巍巍

本發(fā)明提供一種垂直空投無人機的起飛姿態(tài)控制方法，載機將無人機在空中投放，陀螺儀實時測量無人機滾轉(zhuǎn)方向和俯仰方向的角速率和角度，將測量值傳遞給無人機的控制器，無人機被投放時機頭垂直向下，控制器利用PID雙閉環(huán)控制方法對無人機滾轉(zhuǎn)方向的角速率和角度進行控制；同時無人機拉桿操作將俯仰角逐漸調(diào)整到0度，完成起飛，本控制方法簡單可靠；將無人機空投后，通過自由落體運動無人機可獲得前向的初速度，有利于起飛；避免利用俯仰角進行參控，而導(dǎo)致出現(xiàn)陀螺儀俯仰角在90度極區(qū)時的控制失敗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直空投無人機的起飛姿態(tài)控制方法。

背景技術(shù)

無人機具有重量輕、維護成本低、無人員傷亡風(fēng)險、使用方便等優(yōu)勢，目前應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，在資源勘探、環(huán)境監(jiān)測、應(yīng)急救災(zāi)、公共安全、火災(zāi)監(jiān)測與救援、快遞投放等方面均有相關(guān)的技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)。

折疊翼無人機空投起飛時，要求載機釋放無人機的高度必須足夠高，飛行場地要足夠大。當載機將無人機空投之后，將進行自由落體運動，且受到外界的風(fēng)速等影響，必須通過相應(yīng)控制器對無人機俯仰角和翻滾角進行控制，在落地之前將無人機的俯仰角和翻滾角都調(diào)整為0，達到順利起飛的效果。目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，對折疊翼無人機空投之后的控制方法復(fù)雜，效率較低；利用俯仰角進行參控，容易出現(xiàn)陀螺儀俯仰角在90度極區(qū)，導(dǎo)致控制失敗；無人機空投后至起飛姿態(tài)控制完成前所達到的初始速度不夠，而導(dǎo)致無人機順利起飛失敗。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的是提供了一種垂直空投無人機的起飛姿態(tài)控制方法，要解決現(xiàn)有技術(shù)中折疊翼無人機空投后起飛的初速度不足，控制方法復(fù)雜、控制效率較低，利用俯仰角參控容易出現(xiàn)陀螺俯仰角在90度極區(qū)而引起控制失敗等技術(shù)問題。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種垂直空投無人機的起飛姿態(tài)控制方法，載機將無人機在空中投放，陀螺儀實時測量無人機的俯仰角和翻滾角，將測量值傳遞給無人機的控制器，控制器對無人機俯仰角和翻滾角進行控制，無人機被投放時機頭垂直朝下，控制器控制滾轉(zhuǎn)角為0度，同時控制器控制無人機拉桿操作，將無人機的俯仰角由負90度逐漸調(diào)為0度，完成起飛。

優(yōu)選的，控制器采用PID雙閉環(huán)控制方法對滾轉(zhuǎn)角進行控制。

優(yōu)選的，PID雙閉環(huán)控制方法是以滾轉(zhuǎn)角角速率形成PID內(nèi)環(huán)，以滾轉(zhuǎn)角為PID外環(huán)，組成PID雙閉環(huán)。

優(yōu)選的，無人機拉桿過程中啟動油門。

優(yōu)選的，拉桿過程中，無人機的俯仰角小于一個閾值時，油門不啟動，通過重力讓無人機獲得前向加速度；當無人機的俯仰角調(diào)等于或大于閾值時，油門啟動，開動螺旋槳。

優(yōu)選的，閾值是負15度。

優(yōu)選的，無人機是折疊翼無人機。

優(yōu)選的，無人機空投下落時，無人機機翼展開。

優(yōu)選的，載機投放無人機時，是將無人機安裝在筒中一起投放，無人機與筒在下落過程中分離。

優(yōu)選的，無人機與筒分離時，無人機機翼展開。

本方案具有如下有益效果：

1、無人機出筒后的控制策略主要為滾轉(zhuǎn)角控制，控制方式簡單可靠；

2、起飛過程中，不利用俯仰角進行參控，避免了陀螺俯仰角在負90度極區(qū)，所引起的不可控因素；

3、無人機以垂直姿態(tài)出筒，可以保證無人機具有有足夠的初速度，并可在出筒后依靠重力繼續(xù)獲得加速度，為無人機順利起飛提供足夠的速度；

4、無人機和筒以垂直的姿態(tài)方式下落，可利用給筒加降落傘進行減速等方式，保證筒和無人機分離的可靠性，該方法簡單易實現(xiàn)。

附圖說明