[發(fā)明專利]一種多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾動指標(biāo)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811225080.5
• 申請日: 2018-10-20
• 公開（公告）號: CN109533377A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃偉;徐博
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明通過風(fēng)場環(huán)境對多旋翼無人機(jī)螺旋槳的擾動進(jìn)行建模，并借助空氣動力學(xué)等知識進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出看多旋翼無人機(jī)所能承受的最大風(fēng)速與多旋翼無人機(jī)本身參數(shù)之間的關(guān)系，并且為了將抗風(fēng)擾動算法基于一個平臺進(jìn)行比較，繼續(xù)推導(dǎo)出了多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾的指標(biāo)，該指標(biāo)能夠為抗風(fēng)擾動算法的優(yōu)良性的評價提供一個有效的參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉多旋翼無人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾動指標(biāo)。

背景技術(shù)

由于多旋翼無人機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、靈活性好、機(jī)動性強(qiáng)，可以在空中長時間的滯留搜索并且可以快速的實現(xiàn)朝各個方向的機(jī)動，因而多旋翼無人機(jī)在生活中應(yīng)用廣泛，但是由于多旋翼無人機(jī)的控制系統(tǒng)復(fù)雜、魯棒性相對較差，特別是在實際風(fēng)場環(huán)境下的飛行效果更是不夠理想等特點極大的限制了多旋翼無人機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，因而關(guān)于多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)性能研究一直是研究的重點和熱點。近年來所提出的多旋翼無人機(jī)抗風(fēng)擾的控制算法很多，而針對多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)性能的研究一般可分為兩類，一類是針對風(fēng)場模型下多旋翼無人機(jī)的擾動研究，一類是針對實際風(fēng)場環(huán)境下多旋翼無人機(jī)飛行狀態(tài)的控制研究。其中，針對多旋翼無人機(jī)的擾動研究的設(shè)計方案一般是通過建立風(fēng)場模型，并通過建立滑模變結(jié)構(gòu)控制、基于時域干擾觀測器的控制器等控制結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對風(fēng)場擾動的抑制。而針對多旋翼無人機(jī)飛行狀態(tài)的控制研究則是以實際的多旋翼無人機(jī)的飛行狀態(tài)為實際控制指標(biāo)，通過采用基于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器的擾動和不確定性估計及其衰減策略、三維模糊PID控制方法和基于加速度補(bǔ)償?shù)臄_動抑制等方案實現(xiàn)對風(fēng)場環(huán)境的擾動抑制，并達(dá)到了更好的實際飛行效果。

但是，針對當(dāng)前在風(fēng)場環(huán)境下所提出的這些多旋翼無人機(jī)抗風(fēng)擾動的算法是在基于不同的平臺的不同的多旋翼無人機(jī)上進(jìn)行的驗證，并沒有指出多旋翼無人機(jī)原本的抗風(fēng)性能，并且所提出的這些抗風(fēng)擾動的算法也無法放在一個平臺上進(jìn)行比較以確定最佳的抗風(fēng)擾動的算法，這為多旋翼無人機(jī)在實際設(shè)計過程中在抗風(fēng)擾動算法的引用上帶來了極大的困難，并且為以后的抗風(fēng)擾動的算法的設(shè)計好壞也缺少了一項重要的評價指標(biāo)。因此，本發(fā)明通過風(fēng)場環(huán)境對多旋翼無人機(jī)螺旋槳的擾動進(jìn)行建模，并借助空氣動力學(xué)等知識進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出看多旋翼無人機(jī)所能承受的最大風(fēng)速與多旋翼無人機(jī)本身參數(shù)之間的關(guān)系，并且為了將抗風(fēng)擾動算法基于一個平臺進(jìn)行比較，繼續(xù)推導(dǎo)出了多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾的指標(biāo)，該指標(biāo)能夠為抗風(fēng)擾動算法的優(yōu)良性的評價提供一個有效的參考。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾指標(biāo)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾動指標(biāo)，通過對風(fēng)場影響分析并進(jìn)行合理性假設(shè)，對風(fēng)擾動建模打下基礎(chǔ)，然后進(jìn)行誘導(dǎo)速度與推力的定量分析，最后通過風(fēng)擾動的模型分析與指標(biāo)簡化，完成對多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾動指標(biāo)系數(shù)的推導(dǎo)，并且通過該抗風(fēng)擾動指標(biāo)系數(shù)結(jié)合多旋翼無人機(jī)的基本參數(shù)來衡量該多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)極限，并且根據(jù)推導(dǎo)出的抗風(fēng)擾動指標(biāo)系數(shù)判斷基于不同平臺的不同算法的多旋翼無人機(jī)抗風(fēng)擾動的性能。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明可以客觀準(zhǔn)確的反應(yīng)出無人機(jī)的抗風(fēng)指標(biāo)。判斷基于不同平臺的不同算法的多旋翼無人機(jī)抗風(fēng)擾動的性能的好壞。

附圖說明

圖1是流管結(jié)構(gòu)圖。

圖2是旋翼滑流截面圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖1-2及實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種基于多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾指標(biāo)，通過對風(fēng)場影響分析并進(jìn)行合理性假設(shè)，對風(fēng)擾動建模打下基礎(chǔ)，然后進(jìn)行誘導(dǎo)速度與推力的定量分析，最后通過風(fēng)擾動的模型分析與指標(biāo)簡化，完成了多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)擾動指標(biāo)的推導(dǎo)，并且通過該指標(biāo)可以根據(jù)多旋翼無人機(jī)的基本參數(shù)衡量該多旋翼無人機(jī)的抗風(fēng)極限，并且可根據(jù)進(jìn)一步推導(dǎo)出的抗風(fēng)擾動指標(biāo)系數(shù)判斷基于不同平臺的不同算法的多旋翼無人機(jī)抗風(fēng)擾動的性能的好壞。