[發(fā)明專(zhuān)利]連續(xù)障礙環(huán)境下無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)避障控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910629430.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110262555B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張樂(lè);袁鎖中;黃永康
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

1.一種連續(xù)障礙環(huán)境下無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)避障控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)針對(duì)連續(xù)障礙環(huán)境下無(wú)人機(jī)傳感器無(wú)法獲取障礙全部信息的特點(diǎn)，通過(guò)安裝在無(wú)人機(jī)x軸方向左右兩側(cè)η方位角上的機(jī)載傳感器測(cè)量障礙物的距離和表面曲率，具體公式如下：

其中，ρ是傳感器探測(cè)到的無(wú)人機(jī)與障礙墻面之間的距離，V是無(wú)人機(jī)的速度，ψ是無(wú)人機(jī)的偏航角，g是重力加速度常數(shù)，ψ_w是障礙墻面的方位角，φ為無(wú)人機(jī)滾轉(zhuǎn)角，V_T為探測(cè)焦點(diǎn)沿障礙物表面的移動(dòng)速度，為探測(cè)距離的微分，η是傳感器指向和無(wú)人機(jī)X軸之間的夾角，由傳感器安裝位置和角度決定，為一常數(shù)值，即η的導(dǎo)數(shù)

(2)根據(jù)無(wú)人機(jī)橫側(cè)向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程結(jié)合無(wú)人機(jī)與連續(xù)障礙之間的幾何位置關(guān)系，建立無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：

(3)針對(duì)步驟(2)的無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)，采用多冪次滑模趨近律設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)的避障制導(dǎo)律，生成無(wú)人機(jī)的滾轉(zhuǎn)角指令；所述的多冪次滑模趨近律包含三部分控制變量：

其中s是無(wú)人機(jī)與障礙距離和期望距離之間的控制誤差，α＞1，0＜β＜1，α、β、γ參數(shù)決定系統(tǒng)的收斂速度和振蕩程度；所述的滾轉(zhuǎn)角指令為：

其中φ是無(wú)人機(jī)滾轉(zhuǎn)角指令，ρ是無(wú)人機(jī)與障礙之間的相對(duì)距離，V是無(wú)人機(jī)速度，η是激光傳感器與無(wú)人機(jī)機(jī)體軸X軸之間的固定角度，ψ是無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)方位角，ψ_w是障礙表面相對(duì)方位角；

(4)采用超螺旋滑模觀測(cè)器對(duì)傳感器噪聲造成的系統(tǒng)中不確定量進(jìn)行跟蹤估計(jì)，補(bǔ)償無(wú)人機(jī)與障礙墻面之間探測(cè)距離的估計(jì)值，使系統(tǒng)有限時(shí)間收斂。