飞行车控制方法、系统和飞行车技术方案

本发明专利技术公开了一种飞行车控制方法、系统和飞行车，该飞行车包括驱动前升力风扇的第一电机、驱动后升力风扇的第二电机、驱动左调节风扇的第三电机、驱动右调节风扇的第四电机、驱动前矢量导风板的第一舵机、驱动后矢量导风板的第二舵机、以及驱动前车轮和后车轮的左右行驶电机，该飞行车控制方法，包括步骤：当飞行车处于飞行姿态控制模式时，开启姿态闭环控制使能；接收飞行指令，并根据飞行指令，进入对应飞行模式；在对应飞行模式下，根据PID姿态控制解算得出输出控制信号，控制相应的电机和/或舵机动作。本发明专利技术通过姿态感应与PID解算，解决飞行车在空中飞行时的平衡控制与姿态控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行控制领域，特别地，涉及一种飞行车控制方法、系统和飞行车。
技术介绍
飞行车是一种兼具飞行与行驶功能的两栖多用车辆，并可具有一定的载重(人或 物品），目前国内市场没有相关的产品，对于飞行车概念仍处于构想阶段。目前存在的技术 方案构想有双涵道飞行器和四涵道燃气轮机动力飞行汽车，该技术方案主要存在以下缺 占 . 1、双涵道飞行器虽然当两个螺旋桨产生的扭矩相同时飞行器不会旋转，当飞行器 的重心位于前后螺旋桨的中心连线上时飞行器不会产生滚转。然而在实践过程中，两个螺 旋桨产生的扭矩很难匹配使之完全相同，飞行器的中心很难与前后螺旋桨的中心连线重 合，飞行过程中飞行器在原地旋转；并且当飞行器的重心不在两个螺旋桨的之间的连线上 时，会造成飞行器侧翻。因而，上述技术构想难以付诸实践。 2、四涵道燃气轮机动力飞行汽车以燃气轮机为动力，在实际控制系统设计中难以 避免响应延时长的问题，并且在平地行驶以及下坡路等小功率状态下存在发动机容易熄火 的问题。 因此，如何解决飞行车在空中飞行时的平衡控制与姿态控制，是一个亟待解决的 问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种飞行车控制方法和系统，以解决飞行车在空中飞行时的平衡控 制与姿态控制的技术问题。 本专利技术采用的技术方案如下： 根据本专利技术的一方面，提供了一种飞行车控制方法，飞行车包括驱动前升力风扇 的第一电机、驱动后升力风扇的第二电机、驱动左调节风扇的第三电机、驱动右调节风扇的 第四电机、驱动前矢量导风板的第一舵机、驱动后矢量导风板的第二舵机、以及驱动前车轮 和后车轮的左右行驶电机，包括步骤： 当飞行车处于飞行姿态控制模式时，开启姿态闭环控制使能； 接收飞行指令，并根据飞行指令，进入对应飞行模式； 在对应飞行模式下，根据PID姿态控制解算得出输出控制信号，控制相应的电机 和/或舵机动作。 进一步地，在对应飞行模式下，根据PID姿态控制解算得出输出控制信号，控制相 应的电机和/或舵机动作的步骤包括： 在对应飞行模式下，解算对应控制指令，实时反馈当前的姿态数据和/或高度数 据； 根据当前的姿态数据和/或高度数据，获取当前的姿态角差值和/或高度数据差 值； 根据获取的姿态角差值和/或高度数据差值，进行PID姿态控制解算； 根据PID姿态控制解算，控制相应的电机和/或舵机动作。 进一步地，飞行模式包括起飞姿态控制模式、悬停姿态控制模式、飞行姿态控制模 式和降落控制模式。 进一步地，输出控制信号包括横滚角输出控制信号、俯仰角输出控制信号、偏航角 输出控制信号和高度输出控制信号。 进一步地，在对应飞行模式下，根据PID姿态控制解算得出输出控制信号，控制相 应的电机和/或舵机动作的步骤包括： 在起飞姿态控制模式下，控制第一电机和第四电机以第一转速运行，控制第二电 机和第四电机以第二转速运行，并保持第一舵机和第二舵机角度不变； 在悬停姿态控制模式下，以横滚角等于零度角为目标值控制第二电机和第四电 机，以俯仰角等于零度角为目标值控制第一电机和第三电机；以起飞时偏航角为目标值控 制第一舵机和第二舵机，以设定的高度为目标值控制第一电机和第三电机； 飞行姿态控制模式包括前飞姿态控制模式、侧飞姿态控制模式和转弯姿态控制模 式，在前飞姿态控制模式下，以俯仰角为目标值，通过俯仰角差值控制第一电机和第三电 机;在侧飞姿态控制模式下，以横滚角为目标值，通过横滚角差值控制第二电机和第四电 机;在转弯控制模式下，以偏航角为目标值，通过偏航角差值控制第一舵机和第二舵机； 在降落控制模式下，在悬停姿态控制模式的前提下，同步降低第一电机和第三电 机转速，落地后停转所有电机。 进一步地，在对应飞行模式下，根据PID姿态控制解算得出输出控制信号，控制相 应的电机和/或舵机动作的步骤之后还包括： 将飞行模式切换为行驶模式，控制相应的电机和/或舵机动作。 进一步地，将飞行模式切换为行驶模式，控制相应的电机和/或舵机动作的步骤包 括：在行驶模式下，关闭第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，控制左右行驶电 机按设定的行驶速度行驶。 进一步地，行驶模式包括行驶转弯模式，在行驶模式下，关闭第一电机、第二电机、 第三电机和第四电机，控制左右行驶电机按设定的行驶速度行驶的步骤之后还包括： 在行驶转弯模式下，通过左右行驶电机的差速控制转弯半径。 根据本专利技术的另一方面，还提供了一种飞行车控制系统，设置在飞行车上，包括： 开启模块，用于当飞行车处于飞行姿态控制模式时，开启姿态闭环控制使能；进入模块，用于接收飞行指令，并根据飞行指令，进入对应飞行模式；控制模块，用于在对应飞行模式下，根据PID姿态控制解算得出输出控制信号，控 制相应的电机和/或舵机动作。进一步地，控制模块包括： 反馈单元，用于在对应飞行模式下，解算对应控制指令，实时反馈当前的姿态数据 和/或高度数据； 获取单元，用于根据当前的姿态数据和/或高度数据，获取当前的姿态角差值和/ 或高度数据差值； 解算单元，用于根据获取的姿态角差值和/或高度数据差值，进行PID姿态控制解 算； 执行单元，用于根据PID姿态控制解算，控制相应的电机和/或舵机动作。 根据本专利技术的一方面，提供了一种飞行车，包括上述的飞行车控制系统。 本专利技术具有以下有益效果： 通过姿态感应与PID解算，对飞行车的姿态进行闭环控制，解决飞行车在空中飞行 时的平衡控制与姿态控制。 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。【附图说明】构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实 施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中： 图1是本专利技术飞行车优选实施例的结构示意图； 图2是本专利技术飞行车控制方法第一实施例的流程示意图； 图3是图2中所述在对应飞行模式下，根据PID姿态控制解算得出输出控制信号，控 制相应的电机和/或舵机动作的步骤的细化流程示意图； 图4是本专利技术飞行车控制方法第二实施例的流程示意图； 图5是本专利技术飞行车系统优选实施例的功能模块示意图； 图6是图5中所述控制模块的功能模块示意图。【具体实施方式】 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。 参照图1，本专利技术提供了一种飞行车，具有四涵道升力结构，包括车体、前升力风扇 10、后升力风扇20,左调节风扇30、右调节风扇40、前矢量导风板50、后矢量导风板60、前车 轮70、后车轮80、驱动前升力风扇10的第一电机、驱动后升力风扇20的第二电机、驱动左调 节风扇30的第三电机、驱动右调节风扇40的第四电机、驱动前矢量导风板50的由第一舵机、 驱动后矢量导风板60的第二舵机、以及驱动前车轮70和后车轮80的左右行驶电机。 本专利技术飞行车的飞行车控制系统的硬件，包括动力系统、供电系统和姿态控制系 统。 1)、动力系统动力系统主要包括飞行动力、行驶动力、辅助机构。 飞行动力包括驱动前升力风扇和后升力风扇的大电机（总功率在80~120kW之 间），以及驱动左调节风扇和右调节风扇的小电机(总功率在10~30kW之间）。 行驶动力包括驱动车轮的行驶电机(总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行车控制方法，所述飞行车包括驱动前升力风扇的第一电机、驱动后升力风扇的第二电机、驱动左调节风扇的第三电机、驱动右调节风扇的第四电机、驱动前矢量导风板的第一舵机、驱动后矢量导风板的第二舵机、以及驱动前车轮和后车轮的左右行驶电机，其特征在于，所述飞行车控制方法包括步骤：当飞行车处于飞行姿态控制模式时，开启姿态闭环控制使能；接收飞行指令，并根据所述飞行指令，进入对应飞行模式；在对应飞行模式下，根据PID姿态控制解算得出输出控制信号，控制相应的电机和/或舵机动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭安琪，农斌，姜玫竹，赵晓磊，
申请(专利权)人：中国南方航空工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43