[發明專利]控制參量的冗余優化處理方法、裝置及實現裝置

有效

• 申請號: 201810830793.8
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108945398B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 張宇;王云鶴;李平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B64C19/00
• 分類號: B64C19/00;B64C27/52;B64D31/00;G06F30/15
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 鄧超

本發明提供了一種控制參量的冗余優化處理方法、裝置及實現裝置；其中，該方法應用于傾轉旋翼機，包括：獲取傾轉旋翼機的控制參量和飛行參量；根據傾轉旋翼機的動力學模型，建立控制參量與飛行參量的第一對應關系；根據第一對應關系，確定控制參量的自由系數；根據預設的優化指標，對自由系數求取最優解；根據最優解，確定最終的控制參量。本發明降低了傾轉旋翼機控制方法的復雜度，提高了控制效率。

技術領域

本發明涉及飛行器控制技術領域，尤其是涉及一種控制參量的冗余優化處理方法、裝置及實現裝置。

背景技術

傾轉旋翼機的控制參量包括與旋翼數量對應的各個電機的轉速及各個旋翼在水平方向及豎直方向的傾轉角度；當傾轉旋翼機為三旋翼式時，包括九個控制參量；而一個飛行器的運動自由度共有六個，包含沿三個坐標軸的平移運動和旋轉運動；由此可見，控制參量大于運動自由度，造成了參量冗余的問題，導致對傾轉旋翼機的控制方法比較為復雜，效率較低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種控制參量的冗余優化處理方法、裝置及實現裝置，以降低控制方法的復雜度，提高控制效率。

第一方面，本發明實施例提供了一種控制參量的冗余優化處理方法，該方法應用于傾轉旋翼機，包括：獲取傾轉旋翼機的控制參量和飛行參量；根據傾轉旋翼機的動力學模型，建立控制參量與飛行參量的第一對應關系；根據第一對應關系，確定控制參量的自由系數；根據預設的優化指標，對自由系數求取最優解；根據最優解，確定最終的控制參量。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，上述控制參量包括第一電機的轉速、第二電機的轉速、第三電機的轉速、第一旋翼的水平傾轉角度及豎直傾轉角度、第二旋翼的水平傾轉角度及豎直傾轉角度和第三旋翼的水平傾轉角度及豎直傾轉角度；上述飛行參量包括第一水平方向的合力、第二水平方向的合力、豎直方向的合力、第一水平方向的力矩、第二水平方向的力矩及豎直方向的力矩；第一水平方向與第二水平方向垂直。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，上述根據傾轉旋翼機的動力學模型，建立控制參量與飛行參量的第一對應關系的步驟，包括：通過下述公式建立控制參量與飛行參量的第一對應關系：

其中，Γ＝τ₁cosα₁cosβ₁-τ₂cosα₂cosβ₂+τ₃cosα₃cosβ₃，τ₁為第一電機產生的力矩，F₁為第一旋翼的升力；τ₂為第二電機產生的力矩，F₂為第二旋翼的升力；τ₃為第三電機產生的力矩，F₃為第三旋翼的升力；α₁、β₁分別為第一旋翼的水平傾轉角度及豎直傾轉角度；α₂、β₂分別為第二旋翼的水平傾轉角度及豎直傾轉角度；α₃、β₃分別為第三旋翼的水平傾轉角度及豎直傾轉角度；U₁為第一水平方向的合力，U₂為第二水平方向的合力、U₃分別為豎直方向的合力，U₄為第一水平方向的力矩，U₅為第二水平方向的力矩、U₆為豎直方向的力矩，l為機軸長度。

其中，τ_i、F_i分別與第i電機的轉速成正比：

τ_i＝dS_i²(i＝1，2，3)