一种无人机姿态控制方法、装置及无人机制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人机姿态控制方法、装置及无人机，涉及无人机技术领域，其中的方法包括：确定需要调整的姿态角偏差，将姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间，在调整中根据与N个角速度控制区间相对应的对应关系对姿态调整角速率进行控制。本发明专利技术的无人机姿态控制方法、装置及无人机，将姿态角偏差的调整区间划分为多个角速度控制区间，可以在姿态调整初期使用快速比例控制，加快响应速度，快速消除误差，在姿态调整后期采用反抛物线控制算法，可以减小超调量，能够提高无人机姿态调整以及飞行的稳定性，提高飞行的安全系数，能够提高用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机姿态控制方法、装置及无人机
本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种无人机姿态控制方法、装置及无人机。
技术介绍
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。操控者利用遥控终端的控制杆调节无人机的俯仰角、滚转角姿态以及旋翼的倾斜角度，使无人机获得加速度，也可以通过调节无人机的旋翼的角度，使得无人机在俯仰或滚转姿态不变的情况下实现纵向和横侧向飞行。目前，在对无人机的姿态进行控制时，无人机的姿态控制回路计算期望的姿态角与通过航姿参考系统解算得到的无人机的姿态角的差值，将此差值作为地面坐标系下姿态角偏差，并经过比例控制器得到地面坐标系下期望的姿态调整角速率，采用此姿态调整角速率调整姿态角度。在使用比例控制器对姿态调整角速率进行控制时，如果比例参数过大，则姿态调整角速率过高，使得姿态调整的响应速度快但易超调引起低频振荡，如果比例参数过小，则姿态调整角速率过小，可以减小超调量但姿态调整的响应速度慢，影响无人机的性能并降低用户体验。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种无人机姿态控制方法、装置及无人机。根据本专利技术的一个方面，提供一种无人机姿态控制方法，包括：根据无人机需要调整的目标姿态角度，以及无人机当前的实际姿态角度确定需要调整的姿态角偏差；将所述姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间，并确定在每个角速度控制区间中的姿态调整角速率与姿态角偏差值的对应关系；其中，所述N大于等于2；将无人机的姿态角度调整到所述目标姿态角度，其中，在调整中根据与所述N个角速度控制区间相对应的对应关系对所述姿态调整角速率进行控制。可选地，所述对应关系包括：比例函数关系、反抛物线函数关系。可选地，所述将所述姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间包括：将所述姿态角偏差的数值区间划分为连续的第一角速度控制区间和第二角速度控制区间，其中，所述第一角速度控制区间中的姿态角偏差值的绝对值小于所述第二角速度控制区间中的姿态角偏差值的绝对值；所述确定在每个角速度控制区间中的姿态调整角速率与姿态角偏差值的对应关系包括：在所述第一角速度控制区间中，确定所述姿态调整角速率与所述姿态角偏差值为比例函数关系；在所述第二角速度控制区间中，确定所述姿态调整角速率与所述姿态角偏差值为反抛物线函数关系。可选地，所述在调整中根据与所述N个角速度控制区间相对应的对应关系对所述姿态调整角速率进行控制包括：在所述第一角速度控制区间中，基于所述姿态角偏差值、并根据所述比例函数关系对所述姿态调整角速率进行控制；实时获取所述姿态角偏差值，当确定所述姿态角偏差值增大至所述第一角速度控制区间与所述第二角速度控制区间的区间界限值时，基于所述姿态角偏差值、并切换为所述反抛物线函数关系对所述姿态调整角速率进行控制。可选地，确定所述比例函数关系Ratedes＝kp·Atterror；其中，Ratedes为所述姿态调整角速率，kp为比例控制参数，kp＞0，Atterror为所述姿态角偏差值；确定所述反抛物线函数关系为：其中，a为旋转加速度的最大阈值。可选地，确定所述区间界限值可选地，所述目标姿态角度与所述实际姿态角度为俯仰角度、偏航角度、滚转角度中的一个或多个。根据本专利技术的另一方面，提供一种无人机姿态控制装置，包括：调整数据获取模块，用于获取无人机需要调整的目标姿态角度；姿态数据获取模块，用于获取无人机当前的实际姿态角度；控制参数设定模块，用于根据所述目标姿态角度与所述实际姿态角度确定需要调整的姿态角偏差，将所述姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间，并确定在每个角速度控制区间中的姿态调整角速率与姿态角偏差值的对应关系；其中，所述N大于等于2；姿态角度控制模块，用于将无人机的姿态角度调整到所述目标姿态角度，其中，在调整中根据与所述N个角速度控制区间相对应的对应关系对所述姿态调整角速率进行控制。可选地，所述对应关系包括：比例函数关系、反抛物线函数关系。可选地，所述控制参数设定模块，包括：区间划分单元，用于将所述姿态角偏差的数值区间划分为连续的第一角速度控制区间和第二角速度控制区间，其中，所述第一角速度控制区间中的姿态角偏差值的绝对值小于所述第二角速度控制区间中的姿态角偏差值的绝对值；控制函数确定单元，用于在所述第一角速度控制区间中，确定所述姿态调整角速率与所述姿态角偏差值为比例函数关系；在所述第二角速度控制区间中，确定所述姿态调整角速率与所述姿态角偏差值为反抛物线函数关系。可选地，所述姿态角度控制模块，包括：第一调整单元，用于在所述第一角速度控制区间中，基于所述姿态角偏差值、并根据所述比例函数关系对所述姿态调整角速率进行控制；第二调整单元，用于通过所述姿态数据获取模块实时获取所述姿态角偏差值，当确定所述姿态角偏差值增大至所述第一角速度控制区间与所述第二角速度控制区间的区间界限值时，基于所述姿态角偏差值、并切换为所述反抛物线函数关系对所述姿态调整角速率进行控制。可选地，所述控制函数确定单元确定所述比例函数关系Ratedes＝kp·Atterror；其中，Ratedes为所述姿态调整角速率，kp为比例控制参数，kp＞0，Atterror为所述姿态角偏差值；所述控制函数确定单元确定所述反抛物线函数关系其中，a为旋转加速度的最大阈值。可选地，所述控制函数确定单元确定所述区间界限值可选地，所述目标姿态角度与所述实际姿态角度为俯仰角度、偏航角度、滚转角度中的一个或多个。根据本专利技术的又一方面，提供一种无人机，包括：如上所述的无人机姿态控制装置根据本专利技术的再一方面，提供一种无人机姿态控制装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的无人机姿态控制。本专利技术的无人机姿态控制方法、装置及无人机，将姿态角偏差的调整区间划分为多个角速度控制区间，在调整中根据与角速度控制区间相对应的对应关系对姿态调整角速率进行控制，可以在姿态调整初期使用快速比例控制，使用较大的比例参数，加快响应速度，快速消除误差，在姿态调整后期采用反抛物线控制算法，能够限制调整中的角加速度，可以减小超调量，得到期望的姿态角速率，能够提高无人机姿态调整以及飞行的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术的无人机姿态控制方法的一个实施例的流程示意图；图2为根据本专利技术的无人机姿态控制方法的一个实施例的控制逻辑示意图；图3为根据本专利技术的无人机姿态控制装置的一个实施例的模块示意图；图4为根据本专利技术的无人机姿态控制装置的一个实施例中的控制参数设定模块的模块示意图；图5为根据本专利技术的无人机姿态控制装置的一个实施例中的姿态角度控制模块的模块示意图；图6为根据本专利技术的无人机姿态控制装置的另一个实施例的模块示意图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术进行更全面的描述，其中说明本专利技术的示例性实施例。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机姿态控制方法，其特征在于，包括：根据无人机需要调整的目标姿态角度，以及无人机当前的实际姿态角度确定需要调整的姿态角偏差；将所述姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间，并确定在每个角速度控制区间中的姿态调整角速率与姿态角偏差值的对应关系；其中，所述N大于等于2；将无人机的姿态角度调整到所述目标姿态角度，其中，在调整中根据与所述N个角速度控制区间相对应的对应关系对所述姿态调整角速率进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种无人机姿态控制方法，其特征在于，包括：根据无人机需要调整的目标姿态角度，以及无人机当前的实际姿态角度确定需要调整的姿态角偏差；将所述姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间，并确定在每个角速度控制区间中的姿态调整角速率与姿态角偏差值的对应关系；其中，所述N大于等于2；将无人机的姿态角度调整到所述目标姿态角度，其中，在调整中根据与所述N个角速度控制区间相对应的对应关系对所述姿态调整角速率进行控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对应关系包括：比例函数关系、反抛物线函数关系。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间包括：将所述姿态角偏差的数值区间划分为连续的第一角速度控制区间和第二角速度控制区间，其中，所述第一角速度控制区间中的姿态角偏差值的绝对值小于所述第二角速度控制区间中的姿态角偏差值的绝对值；所述确定在每个角速度控制区间中的姿态调整角速率与姿态角偏差值的对应关系包括：在所述第一角速度控制区间中，确定所述姿态调整角速率与所述姿态角偏差值为比例函数关系；在所述第二角速度控制区间中，确定所述姿态调整角速率与所述姿态角偏差值为反抛物线函数关系。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在调整中根据与所述N个角速度控制区间相对应的对应关系对所述姿态调整角速率进行控制包括：在所述第一角速度控制区间中，基于所述姿态角偏差值、并根据所述比例函数关系对所述姿态调整角速率进行控制；实时获取所述姿态角偏差值，当确定所述姿态角偏差值增大至所述第一角速度控制区间与所述第二角速度控制区间的区间界限值时，基于所述姿态角偏差值、并切换为所述反抛物线函数关系对所述姿态调整角速率进行控制。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述比例函数关系Ratedes＝kp·Atterror；其中，Ratedes为所述姿态调整角速率，kp为比例控制参数，kp＞0，Atterror为所述姿态角偏差值；确定所述反抛物线函数关系其中，a为旋转加速度的最大阈值。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述区间界限值7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标姿态角度与所述实际姿态角度为俯仰角度、偏航角度、滚转角度中的一个或多个。8.一种无人机姿态控制装置，其特征在于，包括：调整数据获取模块，用于获取无人机需要调整的目标姿态角度；姿态数据获取模块，用于获取无人机当前的实际姿态角度；控制参数设定模块，用于根据所述目标姿态角度与所述实际姿...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙勇，刘艳光，吴海超，李海军，张文凯，郄新越，
申请(专利权)人：北京京东尚科信息技术有限公司，北京京东世纪贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11