[發明專利]一種槳面角度可變的多旋翼無人機及其控制方法

有效

• 申請號: 201910577528.8
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110329497B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 王小鵬;張富強;張東升;楊靜;金雨斌;李鵬
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64C27/12;B64C27/52;B64C19/00;B64D27/24;G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種槳面角度可變的多旋翼無人機的控制方法，其特征在于，多旋翼無人機包括多旋翼無人機機架(1)、起落架(2)、可傾轉旋翼電機平臺(4)以及定轉速旋翼驅動系統(3)；其中，多旋翼無人機機架1底部設置有起落架(2)；多旋翼無人機機架(1)上設置還有多個旋翼臂，每個旋翼臂的端部設置有傾轉結構；每個可傾轉旋翼電機平臺(4)上設置有定轉速旋翼驅動系統(3)，定轉速旋翼驅動系統(3)上設置有槳距固定的螺旋槳；傾轉結構包括轉軸(5)以及舵機(6)，轉軸(5)設置在旋翼臂的端部，舵機(6)設置在每個旋翼臂的底面上；

根據對無人機的動力學分析，得到六個自由度上的動力學模型：

其中，F為螺旋槳由固定轉速電機帶動旋轉時在其法線方向上所產生的推力，α₁、α₂、α₃與α₄分別為四個可傾轉旋翼電機平臺(4)與四旋翼無人機機架平面所夾的四個可調角度，θ為無人機的俯仰角、為無人機的橫滾角、γ為無人機的偏航角，m為無人機的總質量，L為無人機頭至尾部的長度，T為每個旋翼在其平面上所產生的反轉矩，α_i為α₁、α₂、α₃或α₄；γ為偏航角度；

根據上述六個自由度上的動力學模型，通過控制四個旋翼螺旋槳與無人機平面之間的夾角α₁、α₂、α₃與α₄，實現無人機的姿態和位置控制。

2.根據權利要求1所述的一種槳面角度可變的多旋翼無人機的控制方法，其特征在于，定轉速旋翼驅動系統(3)包括電機以及電池，其中，電池與電機相連，電機與槳距固定的螺旋槳相連，槳距固定的螺旋槳設置在電機上。

3.根據權利要求1所述的一種槳面角度可變的多旋翼無人機的控制方法，其特征在于，定轉速旋翼驅動系統(3)包括電池以及發動機，電池與發動機相連，發動機與槳距固定的螺旋槳相連，槳距固定的螺旋槳設置在電機上。

4.根據權利要求1所述的一種槳面角度可變的多旋翼無人機的控制方法，其特征在于，在多旋翼無人機機架(1)中心位置安裝有慣性傳感器。

5.根據權利要求1所述的一種槳面角度可變的多旋翼無人機的控制方法，其特征在于，每個轉軸(5)上設置有編碼器。