The invention discloses a four rotor aircraft power loss under the condition of diagonal control protection control algorithm, which comprises the following steps: S1, assuming four rotor aircraft 1, 3 Motor lost power, give up control of yaw and pitch angle; S2, tau theta = 0 and the pitch angle and roll angle of four rotor aircraft a smooth flight has a vital role based on the selected Fr, F; input = 'G' Fr, S3, identified in the solution; the 2 diagonal motor damage, the mathematical model of four rotor aircraft; S4, the desired attitude for D and 6 D, expected location of XD and YD and S5, ZD; the establishment of system error.
【技术实现步骤摘要】
四旋翼飞行器对角动力损失状态下的失控保护控制算法
本专利技术涉及四旋翼飞行器
,具体地说涉及一种四旋翼飞行器对角动力损失状态下的失控保护控制算法。
技术介绍
四旋翼飞行器(Quadrotor)是一种空中无人飞行器(UnmannedAerialVehicle,UAV),其拥有4个电机,相邻电机旋转方向相反,相对电机旋转方向相同,通过改变电机的转速可以实现横滚、俯仰、偏航和垂直向上等控制效果。一架四旋翼飞行器通常包括机架、4个无刷直流电机、2对螺旋桨、飞行控制板、电子调速器、动力电池及GPS等部件,飞行控制板包含高性能微处理器、传感器及电源管理等模块,常用传感器有三轴加速度计、磁力计、陀螺仪和气压计等。由此可见,四旋翼飞行器具备机械结构简单、易于设计和便于携带等优点。得益于四旋翼飞行器的设计特点,它能够在复杂环境下实现垂直起降、空中悬停、高机动性飞行等动作。此外,四旋翼飞行器还是一个很好的空中平台,例如:搭载摄像头进行航拍,短距离空中运输或者在装备机械臂后,执行攀附墙面和抓取重物等任务。随着社会的发展和经济的提升,目前四旋翼飞行器的发展速度日新月异,正以爆炸式的速度前进。随着四旋翼飞行器数量的增多,相应的由四旋翼飞行器的飞行故障产生的问题越来越多,其中频率最高的是飞行器对角动力损失等故障,导致飞行器对角动力损失的原因有很多,例如:螺旋桨、电机或是电子调速器损坏等。在螺旋桨损坏状态下,飞行器对角动力损失,四旋翼飞行器可能会出现飞行故障甚至坠落,因此,如何在对角动力损失下控制四旋翼飞行器的飞行成为业内急需考虑的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述 ...
【技术保护点】
一种四旋翼飞行器对角动力损失状态下的失控保护控制算法,其特征在于:该四旋翼飞行器失控保护控制算法的步骤为:S1、如果四旋翼飞行器对称的两个螺旋桨损坏,则对角动力损失;假设四旋翼飞行器1、3号电机失去动力,则升力F1=F3=0;其中,F表示单个电机配合螺旋桨产生的升力,F1和F3分别表示1、3号电机产生的升力;则模型控制量与电机升力之间的关系式为:Finput=GFr,\*MERGEFORMAT (0.1)其中:
【技术特征摘要】
1.一种四旋翼飞行器对角动力损失状态下的失控保护控制算法,其特征在于:该四旋翼飞行器失控保护控制算法的步骤为:S1、如果四旋翼飞行器对称的两个螺旋桨损坏,则对角动力损失;假设四旋翼飞行器1、3号电机失去动力,则升力F1=F3=0;其中,F表示单个电机配合螺旋桨产生的升力,F1和F3分别表示1、3号电机产生的升力;则模型控制量与电机升力之间的关系式为:Finput=GFr,\*MERGEFORMAT(0.1)其中:其中,螺旋桨升力系数为cT,螺旋桨转矩系数为cQ;l为电机到飞行器质心的距离;因为rank(G:Finput)=3>rank(G)=2,等式无解;为了能够使方程有解,放弃偏航和俯仰角度的控制;S2、基于τθ=0及俯仰角和横滚角对四旋翼飞行器平稳飞行有着至关重要的作用;选取下式求解Fr:F′input=G′Fr,\*MERGEFORMAT(0.2)其中:可得:由上式可知τψ=-σFl,τθ=0;τφ是横滚转矩,Fl是飞行器总升力,τΨ是偏航转矩,τθ是俯仰转矩;S3、确定在2个对角电机损坏后,四旋翼飞行器的数学模型表示为:1s*=sin*,c*=cos*,t*=tan*;η=[φθψ]T为欧拉角,用于描述四旋翼飞行器的姿态信息;该欧拉角称为卡尔丹角,采用z-y-x轴的顺序旋转定义,分别是绕z轴旋转为偏航角,用ψ表示;绕y轴旋转为俯仰角,用θ表示;绕x轴旋转为横滚角,用φ表示;ξ=[xyz]T惯性坐标系下四旋翼飞行器的位置;υ=[υxυyυz]T惯性坐标系下四旋翼飞行器的速度;转动惯量用I=diag(Ixx,Iyy,Izz),飞行器质量用m表示,ω=[pqr]T体坐标系下四旋翼飞行器绕轴角速度;S4、令期望姿态为φd,期望的位置为xd、yd和zd;建立如下的...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡凯健,吴玉虎,孙希明,汪锐,吴振宇,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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