[發明專利]一種四旋翼飛行器控制方法、系統和裝置

有效

• 申請號: 201810792282.1
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108829123B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李廷會;陳林奇;翟俊杰;韋麗蘭
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;周玉婷

1.一種四旋翼飛行器控制方法，其特征在于，包括：

獲取四旋翼飛行器的位置控制量參數和姿態控制量參數，根據位置控制量參數建立位置模型，根據姿態控制量參數建立姿態模型；

將所述位置模型的指標系數和所述姿態模型的指標系數合并，并根據合并后的指標系數構建符合反步法推演格式的位置及姿態模型；

根據反步法推演所述位置及姿態模型得到反步法控制律；

根據自抗擾控制算法優化所述反步法控制律，得到優化后的反步法控制律；

根據所述優化后的反步法控制律對四旋翼飛行器進行飛行控制；

所述根據位置控制量參數建立位置模型，具體包括：

所述位置控制量參數包括位置控制量U₁，四旋翼飛行器繞x軸、y軸和z軸旋轉的歐拉角φ，θ，ψ，重力加速度常量g，四旋翼飛行器的總質量m，四旋翼飛行器沿x軸、y軸和z軸移動的空氣阻力系數k₁，k₂，k₃，根據所述位置控制量參數建立位置模型：

其中，和為位置控制量U₁的主要指標系數，和為次要指標系數，x、y和z分別為四旋翼飛行器的x軸移動量、y軸移動量和z軸移動量，和分別為x、y和z的一階導數，和分別為x、y和z的二階導數；

所述根據姿態控制量參數建立姿態模型，具體包括：

所述姿態控制量參數包括姿態控制量U₂，U₃，U₄，四旋翼飛行器繞x軸、y軸和z軸旋轉的歐拉角φ，θ，ψ，四旋翼飛行器繞x軸、y軸和z軸旋轉時對應的轉動慣量I_x，I_y，I_z，繞x軸、y軸和z軸旋轉時對應的空氣阻力系數k₄，k₅，k₆，四旋翼飛行器的對角長度l，根據所述姿態控制量參數建立姿態模型：

其中，為姿態控制量U₂的主要指標系數，為姿態控制量U₃的主要指標系數，為姿態控制量U₄的主要指標系數，為姿態控制量U₂的次要指標系數、為姿態控制量U₃的次要指標系數和為U₄的次要指標系數，和分別為φ，θ，ψ的一階導數，和為φ，θ，ψ的二階導數；

所述將所述位置模型的指標系數和所述姿態模型的指標系數合并，具體包括：

將位置控制量U₁的主要指標系數和姿態控制量U₂，U₃，U₄的主要指標系數結合，得到函數向量

將位置控制量U₁的次要指標系數和姿態控制量U₂，U₃，U₄的次要指標系數結合，得到函數向量

根據合并后的指標系數構建符合反步法推演格式的位置及姿態模型，具體包括：

令U′為控制律，將函數向量g(X)和函數向量f(X)代入下式中，

得到符合反步法推演格式的位置及姿態模型，

其中，X為位置及姿態模型的期望軌跡參數，為X的二階導數；

U′＝[U₁，U₂，U₃，U₄]，U₁為位置控制量和U₂，U₃，U₄為姿態控制量。