[發(fā)明專利]一種無人機運動軌跡規(guī)劃方法

有效

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• 申請日: 2021-03-13
• 公開（公告）號: CN113110568B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設計）人: 徐杰;應雙雙;李輝;吳偉;韓煜;應騰力;張澤良;駱俊;駱豪
• 申請（專利權）人: 浙江御穹電子科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 臺州市方信知識產(chǎn)權代理有限公司 33263
• 代理人: 孫圣貴

一種無人機運動軌跡規(guī)劃方法，屬于無人機運動軌跡規(guī)劃領域。本方法是一種三階S型運動軌跡規(guī)劃方法，運動軌跡包含位置R、速度V、加速度A和加加速度J幾個信息，被控系統(tǒng)可簡化為軌跡生成器C_R、柔性系統(tǒng)P和實際輸出Y組成。軌跡規(guī)劃方法包括：一、通過激振測試實驗獲得柔性結構的共振頻率值；二、依據(jù)運動行程約束、運動時間約束和被控對象出力約束初步設計三階S形運動軌跡參數(shù)；三、基于零極點配置原理，更新三階S形運動軌跡參數(shù)；四、輸出殘余振蕩分析，確定運動軌跡設計標準。本無人機運動軌跡規(guī)劃方法解決了運動軌跡容易激勵柔性結構振動模態(tài)造成殘余振動和傳統(tǒng)柔性結構殘余振動抑制需添加額外的減震裝置的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于無人機運動軌跡規(guī)劃領域，具體涉及一種無人機運動軌跡規(guī)劃方法。

背景技術

隨著各種類型的無人機技術的進步及其價格的下降，無人機的應用場景也越來越廣泛，特別地，無人機被專業(yè)和非專業(yè)攝影愛好者日益廣泛地用于捕獲航拍圖像和視頻。然而，利用無人機拍攝清晰生動的圖片和視頻對于操控者來說是需要具有十分豐富的操控無人機經(jīng)驗的。更多的，需要兩個人的默契配合，一個人控制無人機，另一個人進行拍攝。關鍵的，如果在拍攝過程中只要發(fā)生一點差錯，就必須重新進行拍攝。所以，伴隨著智能學習方法的應用，無人機可以按照制定的路徑進行飛行，這樣只需要一個人專心進行拍攝就可以了。

目前許多無人機為了減少意外的損傷，無人機的設計并非是一個純粹的剛體，而是在無人機結構中添加了一些輕質柔性環(huán)節(jié)，而這些柔性環(huán)節(jié)在無人機加減速的過程中會因為不合理的軌跡規(guī)劃而被激發(fā)造成結構的殘余振動，例如攝像設備的連接機構，而這些柔性環(huán)節(jié)的殘余振動會因此傳遞到攝像設備，導致虛像、畫面振動等問題，這些問題時拍攝者無法克服的問題。所以合理的軌跡規(guī)劃是目前無人機亟待解決的問題之一。

目前抑制這些殘余振動的方法主要是添加一些阻尼器件，包括阻尼器或橡膠墊等，但是這些機械環(huán)節(jié)的添加會造成成本和質量的增加，不但給無人機的生產(chǎn)成本造成了負擔，而且還會影響其動態(tài)性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種無人機運動軌跡規(guī)劃方法，是為了解決傳統(tǒng)柔性結構殘余振動抑制需添加額外的減震裝置，重量增加和經(jīng)濟成本較高的問題。

本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)：

一種無人機運動軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，包括軌跡生成器C_R、柔性系統(tǒng)P和實際輸出Y組成；

軌跡生成器C_R的輸出為參考軌跡R包含位置R、速度V、加速度A和加加速度J幾個信息，參考軌跡R經(jīng)柔性系統(tǒng)P，獲得系統(tǒng)輸出Y，柔性系統(tǒng)P的共振頻率fn和系統(tǒng)輸出Y殘余振蕩的信息提供給軌跡生成器C_R，修正參考軌跡R。

所述的一種無人機運動軌跡規(guī)劃方法，它的方法步驟為：

步驟一：獲取柔性結構體的共振頻率值f_n。兩種方式可以獲得：第一種方式，利用ansys有限元應力分析，獲得柔性結構的勁度系數(shù)k，然后根據(jù)已知的負載質量m計算共振頻率值第二種方式，錘擊激勵柔性結構體，利用動態(tài)信號分析儀測量結構頻率響應，獲得共振頻率值f_n。