[發明專利]無人機控制方法、裝置、計算機設備及存儲介質

有效

• 申請號: 201910209623.2
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109917800B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 周翊民;韓波;陳金保
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 劉建偉

1.一種無人機控制方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取無人機的位姿信息，所述位姿信息包括：位置信息和姿態信息；

獲取輸入的期望位置和第一期望姿態角；

將所述位置信息和所述期望位置作為位置控制器的輸入，獲取所述位置控制器輸出的位置控制值、第二期望姿態角和第三期望姿態角，所述第二期望姿態角和所述第三期望姿態角為對所述位置控制值反推計算得到，所述位置控制器為比例-微分控制器；

將所述姿態信息和所述第一期望姿態角、所述第二期望姿態角、所述第三期望姿態角作為姿態控制器的輸入，獲取所述姿態控制器輸出的姿態控制值，所述姿態控制器中包括對干擾進行估計以及進行相應補償的擴展狀態觀測器，所述位置控制器和所述姿態控制器設置為串級結構，所述姿態控制器為自抗擾控制器ADRC；

根據所述位置控制值和所述姿態控制值對所述無人機進行控制；

其中，位置控制器算法如下式所示：

其中，i＝x，y，z；k_pi，k_di分別為PD控制器比例系數和微分系數，r代表輸入信號，y代表輸出信號，代表r的一階微分，代表y的一階微分；

將位置控制值帶入動力學中的位置方程，可以得到：

式中，φ為滾轉角，θ為俯仰角，m為無人機的自身重量；

同時根據位置控制值反推出第二期望姿態角和第三期望姿態角的輸入信號，包括：

式中，第二期望姿態角φ_b和第三期望姿態角θ_b，φ為滾轉角，ψ為偏航角。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置信息包括：第一方向實際坐標、第二方向實際坐標和第三方向實際坐標，所述期望位置包括：第一方向期望坐標、第二方向期望坐標和第三方向期望坐標；

所述將所述位置信息和所述期望位置作為位置控制器的輸入，獲取所述位置控制器輸出的位置控制值，包括：

將所述第一方向實際坐標和第一方向期望坐標作為位置控制器的輸入，所述位置控制器用于對所述第一方向實際坐標和第一方向期望坐標進行差值運算，將得到的差值進行微分處理，并根據微分處理結果和所述差值進行非線性運算得到第一方向的坐標控制量；

將所述第二方向實際坐標和第二方向期望坐標作為位置控制器的輸入，所述位置控制器用于對所述第二方向實際坐標和第二方向期望坐標進行差值運算，將得到的差值進行微分處理，并根據微分處理結果和所述差值進行非線性運算得到第二方向的坐標控制量；

將所述第三方向實際坐標和第三方向期望坐標作為位置控制器的輸入，所述位置控制器用于對所述第三方向實際坐標和第三方向期望坐標進行差值運算，將得到的差值進行微分處理，并根據微分處理結果和所述差值進行非線性運算得到第三方向的坐標控制量；

根據所述位置控制器輸出的所述第一方向的坐標控制量、第二方向的坐標控制量和第三方向的坐標控制量得到所述位置控制值。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述位置控制值和所述姿態控制值對所述無人機進行控制，包括：

將所述位置控制值和所述姿態控制值進行控制量轉換，得到目標位置控制值和所述目標姿態控制值；

根據所述目標位置控制值和所述目標姿態控制值對所述無人機進行控制。