[發明專利]多旋翼無人機的控制方法、系統、裝置及電子設備

在審

• 申請號: 202111344421.2
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN113791544A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 郝偉;馬文來;毛國強;王振;陳健
• 申請（專利權）人: 濱州學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京恒博知識產權代理有限公司 11528
• 代理人: 張曉芳

本申請公開了一種多旋翼無人機的控制方法、系統、裝置及電子設備。其中，該方法包括：當多旋翼無人機發生故障時，獲取非線性動力學模型；獲取所述多旋翼無人機的滾轉角、俯仰角，以及獲取目標滾轉角和目標俯仰角；根據所述滾轉角以及所述目標滾轉角，確定滾轉姿態跟蹤誤差，并根據所述俯仰角以及所述目標俯仰角確定俯仰姿態跟蹤誤差；采用所述飛行控制計算機根據所述滾轉姿態跟蹤誤差確定滾轉通道輸入力矩，并根據所述俯仰姿態跟蹤誤差確定俯仰通道輸入力矩；采用飛行控制系統將所述滾轉通道輸入力矩和所述俯仰通道輸入力矩輸入所述非線性動力學模型以控制所述多旋翼無人機的姿態，能夠在緊急條件下使無人機完成自救，減少飛行事故。

技術領域

本申請涉及多旋翼無人機技術領域，尤其涉及一種多旋翼無人機的控制方法、系統、裝置及電子設備。

背景技術

近年來，在科學技術的引領下，以智能控制、自主導航理論和微控制器、微傳感器、微機電系統為核心的多旋翼無人機技術實現了跨越式發展。然而，隨著無人機任務復雜度不斷提升、反無人機技術不斷發展，加上飛行環境、無人機本體結構以及控制性能等存在一定的差異，無人機安全事故日益增多，對無人機本體、地面人員及周圍環境等帶來嚴重的危害。

發明內容

本申請實施例提供了一種多旋翼無人機的控制方法、系統、裝置及電子設備，能夠有效地提高無人機處理突發故障的能力，減少飛行事故帶來的損失和危害，具有重大的理論意義和工程應用價值，對無人機產業的快速發展具有一定的推動作用。所述技術方案如下：

第一方面，本申請實施例提供了一種多旋翼無人機的控制方法，所述方法包括：當多旋翼無人機發生故障時，獲取非線性動力學模型；

采用傳感器獲取所述多旋翼無人機的滾轉角、俯仰角，以及獲取目標滾轉角和目標俯仰角；

采用飛行控制計算機根據所述滾轉角以及所述目標滾轉角，確定滾轉姿態跟蹤誤差，并根據所述俯仰角以及所述目標俯仰角確定俯仰姿態跟蹤誤差；

采用所述飛行控制計算機根據所述滾轉姿態跟蹤誤差確定滾轉通道輸入力矩，并根據所述俯仰姿態跟蹤誤差確定俯仰通道輸入力矩；

采用飛行控制系統將所述滾轉通道輸入力矩和所述俯仰通道輸入力矩輸入所述非線性動力學模型以控制所述多旋翼無人機的姿態，并再次執行所述獲取所述多旋翼無人機的滾轉角、俯仰角，以及獲取目標滾轉角和目標俯仰角的步驟。

在一種可能的實現方式中，所述非線性動力學模型，包括：

；

其中，為的二階導數，為的二階導數；為的一階導數，為的一階導數；和分別為慣性坐標系下表示的滾轉角和俯仰角；和分別表示滾轉通道和俯仰通道的轉動慣量；和分別表示滾轉通道和俯仰通道的空氣阻尼系數；和分別為滾轉通道和俯仰通道的外部擾動力矩；和分別為滾轉通道輸入力矩和俯仰通道輸入力矩。

在一種可能的實現方式中，所述當多旋翼無人機發生故障時，獲取非線性動力學模型之前，所述方法還包括：

預先設定、、和的值。

在一種可能的實現方式中，所述采用飛行控制計算機根據所述滾轉角以及所述目標滾轉角，確定滾轉姿態跟蹤誤差，并根據所述俯仰角以及所述目標俯仰角確定俯仰姿態跟蹤誤差之后，所述方法還包括：

濾波所述滾轉姿態跟蹤誤差，得到第一滾轉角濾波誤差信號和第二滾轉角濾波誤差信號，并濾波所述俯仰姿態跟蹤誤差，得到第一俯仰角濾波誤差信號和第二俯仰角濾波誤差信號；

所述根據所述滾轉姿態跟蹤誤差確定滾轉通道輸入力矩，并根據所述俯仰姿態跟蹤誤差確定俯仰通道輸入力矩，包括：

根據所述第一滾轉角濾波誤差信號和所述第二滾轉角濾波誤差信號確定滾轉通道輸入力矩，并根據所述第一俯仰角濾波誤差信號和所述第二俯仰角濾波誤差信號確定所述俯仰通道輸入力矩。

在一種可能的實現方式中，所述第一滾轉角濾波誤差信號；

所述第二滾轉角濾波誤差信號；

所述第一俯仰角濾波誤差信號；