[發(fā)明專利]一種槳面角度可變的多旋翼無人機(jī)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910577528.8
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110329497B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小鵬;張富強(qiáng);張東升;楊靜;金雨斌;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 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(zé)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(jī)的控制方法，其特征在于，多旋翼無人機(jī)包括多旋翼無人機(jī)機(jī)架(1)、起落架(2)、可傾轉(zhuǎn)旋翼電機(jī)平臺(4)以及定轉(zhuǎn)速旋翼驅(qū)動系統(tǒng)(3)；其中，多旋翼無人機(jī)機(jī)架1底部設(shè)置有起落架(2)；多旋翼無人機(jī)機(jī)架(1)上設(shè)置還有多個(gè)旋翼臂，每個(gè)旋翼臂的端部設(shè)置有傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；每個(gè)可傾轉(zhuǎn)旋翼電機(jī)平臺(4)上設(shè)置有定轉(zhuǎn)速旋翼驅(qū)動系統(tǒng)(3)，定轉(zhuǎn)速旋翼驅(qū)動系統(tǒng)(3)上設(shè)置有槳距固定的螺旋槳；傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸(5)以及舵機(jī)(6)，轉(zhuǎn)軸(5)設(shè)置在旋翼臂的端部，舵機(jī)(6)設(shè)置在每個(gè)旋翼臂的底面上；

根據(jù)對無人機(jī)的動力學(xué)分析，得到六個(gè)自由度上的動力學(xué)模型：

其中，F(xiàn)為螺旋槳由固定轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)時(shí)在其法線方向上所產(chǎn)生的推力，α₁、α₂、α₃與α₄分別為四個(gè)可傾轉(zhuǎn)旋翼電機(jī)平臺(4)與四旋翼無人機(jī)機(jī)架平面所夾的四個(gè)可調(diào)角度，θ為無人機(jī)的俯仰角、為無人機(jī)的橫滾角、γ為無人機(jī)的偏航角，m為無人機(jī)的總質(zhì)量，L為無人機(jī)頭至尾部的長度，T為每個(gè)旋翼在其平面上所產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)矩，α_i為α₁、α₂、α₃或α₄；γ為偏航角度；

根據(jù)上述六個(gè)自由度上的動力學(xué)模型，通過控制四個(gè)旋翼螺旋槳與無人機(jī)平面之間的夾角α₁、α₂、α₃與α₄，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的姿態(tài)和位置控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種槳面角度可變的多旋翼無人機(jī)的控制方法，其特征在于，定轉(zhuǎn)速旋翼驅(qū)動系統(tǒng)(3)包括電機(jī)以及電池，其中，電池與電機(jī)相連，電機(jī)與槳距固定的螺旋槳相連，槳距固定的螺旋槳設(shè)置在電機(jī)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種槳面角度可變的多旋翼無人機(jī)的控制方法，其特征在于，定轉(zhuǎn)速旋翼驅(qū)動系統(tǒng)(3)包括電池以及發(fā)動機(jī)，電池與發(fā)動機(jī)相連，發(fā)動機(jī)與槳距固定的螺旋槳相連，槳距固定的螺旋槳設(shè)置在電機(jī)上。

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

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種槳面角度可變的多旋翼無人機(jī)的控制方法，其特征在于，每個(gè)轉(zhuǎn)軸(5)上設(shè)置有編碼器。