电动多旋翼飞行器的控制方法技术

本发明专利技术提出一种电动多旋翼飞行器的控制方法，将控制动力和控制姿态的旋翼机构在功能上分别单独设置。动力旋翼机构只负责飞行高度控制，或定速运转，旋翼变速幅度和频率大大降低，优选大尺寸螺旋桨旋翼机构为动力旋翼机构，低速转动获取更高效率。姿态旋翼机构负责全面姿态控制，优选小尺寸螺旋桨旋翼机构为姿态旋翼，快捷变速更灵活省电。本发明专利技术的有益效果为：以上措施可以用更少的电量保持更长的续航时间，实现了多旋翼飞行器的高效飞行。

Control method of electric multi rotor aircraft

The invention provides a control method of an electric multi rotor aircraft, which separately controls the rotor mechanism of the control power and the control attitude. The rotor dynamic mechanism is only responsible for flying height control, or a constant speed, rotor speed amplitude and frequency is greatly reduced, preferably with large size rotor rotor mechanism as power mechanism, rotation speed gets higher efficiency. The attitude of the rotor mechanism is responsible for the overall attitude control, the preferred size of the small size of the propeller rotor mechanism for the attitude of the rotor, fast transmission more flexible power saving. The invention has the beneficial effects that the above measures can maintain the long life time with less power and realize the high efficiency flying of the multi rotor aircraft.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器控制
，特别是涉及一种电动多旋翼飞行器的控制方法。
技术介绍
电动多旋翼飞行器是一种结构简单、操控灵活、飞行姿态稳定的飞行器。一般常见的有四轴、六轴、八轴等不同种类。得益于近年来微机电、传感器技术的发展，多旋翼飞行器被广泛应用于航模、空中拍摄平台等领域。以最常见X型布局四轴飞行器为例，多旋翼飞行器控制方法一般为：飞控发出高度控制信号，所有旋翼同步增减转速；飞控发出航向控制信号，处于对角线的两组旋翼分别增减转速；飞控发出俯仰、横滚控制信号，相邻两组旋翼分别增减转速。电动多旋翼飞行器通过电池提供动力，但局限于目前电池发展水平，续航时间普遍较短。这大大限制了多旋翼飞行器的性能表现和应用领域。为解决多旋翼飞行器续航时间短的缺点，人们考虑许多办法来提高多旋翼飞行器的续航时间，例如：以燃料发动机作为动力，气球作为辅助动力，利用燃料电池等等。但这些方案都有着这样那样的缺点。例如，燃油发动机方案在震动、噪音、响应速度、安全性有一定缺陷。燃料电池技术尚不成熟，气球辅助动力体型巨大，受风影响较大。电动多旋翼飞行器一般多个旋翼机构采用同型号旋翼电机，同尺寸旋翼。多个旋翼相对于飞行器中轴线对称均匀分布。各个旋翼机构在功能上是相同的，都既承担动力功能又承担姿态调整功能。多旋翼飞行器控制中心是飞控，飞控安装有姿态传感器、遥控接收端口、和微处理器。飞控会根据遥控指令以及姿态传感器信号向每个旋翼机构发出高度、航向、俯仰、横滚四个维度控制信号。各旋翼机构接收到控制信号后通过改变旋翼电机转速实现各种飞行姿态。旋翼频繁的变速会增加耗电量，降低续航时间。一般来说旋翼尺寸大且以较低转速运转时飞行效率较高，但快速改变转速较困难，灵活性有缺陷。反之旋翼尺寸小且以较高转速运行时飞行效率较低，但灵活性较高。如果各个旋翼机构同时承担动力功能和姿态调整功能就无法兼顾大尺寸旋翼的高效与小尺寸旋翼的灵活性的优点，因此飞行效率较低，续航时间较短。本专利技术控制方法在功能上区分了动力旋翼机构和姿态旋翼机构。飞控只向耗电量最大的动力旋翼发出高度控制信号或定速旋转信号，不必频繁大幅度变速，更省电。而且不用频繁变速可以采用大尺寸旋翼，飞行效率更高。姿态旋翼机构因为动力功能大大减弱，可以低速调整飞行姿态，并采用较小旋翼，变速更灵活，电耗更低，有效延长续航时间。
技术实现思路
本专利技术提供一种电动多旋翼飞行器的控制方法，所述电动多旋翼飞行器有6个或6个以上旋翼机构为所述电动多旋翼飞行器提供动力，其特征在于，所述电动多旋翼飞行器控制方法包括：在多个旋翼机构中选取两个或两个以上偶数个旋翼机构作为动力旋翼机构，只接收高度控制信号或定速旋转信号，其余为姿态旋翼机构，接收飞行高度、横滚、俯仰、航向姿态控制信号;动力旋翼机构选择时应满足每两个为一组相对于飞行器中轴线对称分布；动力旋翼机构选择时应满足每两个为一组分别采用尺寸相同的正桨与反桨；姿态旋翼机构选择时应满足数量至少为四个或四个以上偶数个，每两个为一组相对于飞行器中轴线对称分布且同采用相同尺寸正桨或同采用相同尺寸反桨，所有姿态旋翼机构正桨数量和反桨数量相等，多组间相互交叉不处于同一条直线上。进一步的，所述电动多旋翼飞行器有多种规格螺旋桨时，选择动力旋翼机构螺旋桨面积与升力系数乘积大于姿态旋翼机构螺旋桨。进一步的，所述电动多旋翼飞行器旋翼机构电机KV值不同时，选择动力旋翼机构电机KV值小于姿态旋翼机构电机KV值。进一步的，所述电动多旋翼飞行器旋翼机构电机最大功率值不同时，选择动力旋翼机构电机最大功率值大于姿态旋翼机构电机最大功率值。进一步的，选择使用慢速桨的旋翼机构为动力旋翼机构。与现有技术相比，本专利技术的一种电动多旋翼飞行器的控制方法具有以下特点和优点：1、本专利技术的控制方法，飞控只向耗电量最大的动力旋翼发出高度控制信号或定速旋转信号，动力旋翼机构只提供定值升力或只参与飞行高度控制，螺旋桨变速的频率和幅度较低，可以节约电量，延长续航时间。2、本专利技术的控制方法，选择动力旋翼机构螺旋桨尺寸较大，低速旋转时有利于提高飞行效率，节约耗电量。3、本专利技术的控制方法，选择姿态旋翼机构螺旋桨尺寸较小，有利于提高灵活性、并节约耗电量。4本专利技术的控制方法，选择动力旋翼机构电机KV值小于姿态旋翼机构电机KV值有利于发挥动力旋翼机构动力性和姿态旋翼机构操控灵活性。5本专利技术的控制方法，选择动力旋翼机构电机功率大，主要承担耗电最大的动力部分，姿态旋翼机构电机功率较小只负责飞行姿态控制，耗电量较小，有利于节约电量，延长续航时间。6本专利技术的控制方法，选择动力旋翼使用慢速桨，有利于动力旋翼机构在较低的转速下获得更大的升力，提高力效，节约耗电量，延长续航时间。结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的特点和优点将变得更加清楚。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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1的一种八轴电动多旋翼飞行器的控制方法示意图；图2为本专利技术实施例2的一种六轴电动多旋翼飞行器的控制方法示意图；图3为本专利技术实施例3的一种不同尺寸螺旋桨八轴高效多旋翼飞行器示意图：其中，1、动力旋翼机构，2、飞控，3、姿态旋翼机构。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术予以详细描述。如图1所示，本实施例1提供一种八轴电动多旋翼飞行器控制方法示意图。传统控制方法8个旋翼机构功能是一样的，都既担负动力功能又担负姿态控制功能。本专利技术控制方法将4个A旋翼机构设置为动力旋翼机构1，飞控2只向旋翼机构1发出高度控制信号或定速旋转信号，不参与航向、横滚、俯仰控制。这样就会减少变速频率以及变速幅度，节约电量。4个动力旋翼机构1对称分布于机身中心四周，对角位置两个动力旋翼机构采用正桨，另一个对角位置两个动力旋翼机构采用反桨。悬停时四个动力旋翼机构螺旋桨旋转对机身产生的扭矩作用相互抵消。其余四个B旋翼机构为姿态旋翼机构3.姿态旋翼机构3从飞控2接收高度、航向、俯仰、横滚控制信号，与传统的四旋翼机构控制方式相同。这四个姿态旋翼组成一个传统的四轴飞行器，控制方式、控制逻辑是非常成熟，这也让本专利技术的控制方法非常易于实现。下面说明具体控制方法：一、起飞：步骤1：遥控器向飞控2无线发出起飞命令。步骤2：飞控2向动力旋翼机构1发出定速旋转信号。动力旋翼机构1产生一个定值升力。这个升力优选为恰好等于飞行器重力。步骤3：飞控2向姿态旋翼机构3发出姿态调整命令，包括高度、航向、俯仰、横滚姿态调整信号。步骤4：在姿态旋翼机构的控制下，飞行器起飞并升到指定高度。二、悬停步骤1：遥控器向飞控2发出悬停信号。步骤2：飞控2向动力旋翼机构1发出的定速旋转信号维持不变，飞控2中姿态传感器感知悬停状态，并向处理器发出姿态信号，信号经处理器处理后，向姿态旋翼机构3发出高度、航向、俯仰、横滚姿态调整信号保持悬停。三、飞行步骤1：遥控器向飞控2发出飞行信号，飞行信号包括前进后退，航向旋转，侧飞横移。步骤2：飞控2向动力旋翼机构1发出的定速旋转信号维持不变。飞控2向姿态旋翼机构3发出俯仰信号实现前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动多旋翼飞行器的控制方法，所述电动多旋翼飞行器有6个或6个以上旋翼机构为所述电动多旋翼飞行器提供动力，其特征在于，所述电动多旋翼飞行器控制方法包括：在多个旋翼机构中选取两个或两个以上偶数个旋翼机构作为动力旋翼机构，只接收高度控制信号或定速旋转信号，其余为姿态旋翼机构，接收飞行高度、横滚、俯仰、航向姿态控制信号;动力旋翼机构选择时应满足每两个为一组相对于飞行器垂直中轴线对称分布；动力旋翼机构选择时应满足每两个为一组分别采用尺寸相同的正桨与反桨；姿态旋翼机构选择时应满足数量至少为四个或四个以上偶数个，每两个为一组相对于飞行器垂直中轴线对称分布且同采用相同尺寸正桨或同采用相同尺寸反桨，所有姿态旋翼机构正桨数量和反桨数量相等，多组间相互交叉不处于同一条直线上。

【技术特征摘要】
1.一种电动多旋翼飞行器的控制方法，所述电动多旋翼飞行器有6个或6个以上旋翼机构为所述电动多旋翼飞行器提供动力，其特征在于，所述电动多旋翼飞行器控制方法包括：在多个旋翼机构中选取两个或两个以上偶数个旋翼机构作为动力旋翼机构，只接收高度控制信号或定速旋转信号，其余为姿态旋翼机构，接收飞行高度、横滚、俯仰、航向姿态控制信号;动力旋翼机构选择时应满足每两个为一组相对于飞行器垂直中轴线对称分布；动力旋翼机构选择时应满足每两个为一组分别采用尺寸相同的正桨与反桨；姿态旋翼机构选择时应满足数量至少为四个或四个以上偶数个，每两个为一组相对于飞行器垂直中轴线对称分布且同采用相同尺寸正桨或同采用相同尺寸反桨，所有姿态旋翼机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，
申请(专利权)人：刘海涛，
类型：发明
国别省市：山东;37