六旋翼无人机电机倾角的确定方法技术

本发明专利技术提供了一种六旋翼无人机电机倾角的确定方法，包括如下步骤：根据电机的安装倾角，建立六旋翼无人机的动力学模型；根据六旋翼无人机在空中稳定平衡条件，确定六旋翼无人机的推力与所述安装倾角的关系，进而建立每一电机的安装倾角与该电机的功率P之间的关系，根据动力学模型，当要求无人机的姿态完全可控时，则推力矩阵F2满秩，进而计算出推力矩阵F2条件数Cond.Num；根据如下约束条件，

【技术实现步骤摘要】
六旋翼无人机电机倾角的确定方法
本专利技术涉及六旋翼无人机，具体地，涉及一种六旋翼无人机电机倾角的确定方法。
技术介绍
随着无人机电子技术，飞行控制技术的发展，使六旋翼无人机在商业上的用途越来越广。由于软件和硬件的故障导致无人机失效的事件也频繁发生，所以专利技术一种可靠性高的无人机也是研究人员关心的问题。多轴无人机系统通常需要配备多个电机，并且电机需要安装在基座上，大多数电机以垂直于机体平面的方式安装，这样的方式可以完全利用每个电机提供的推力，但是在发生电机失效的情况下飞机可控性不强。而电机失效是一个无人机系统的常见故障，因此有必要提供一种对电机失效时，使得无机人仍然在可控状态的解决方案。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种六旋翼无人机电机倾角的确定方法。根据本专利技术提供的六旋翼无人机电机倾角的确定方法，包括如下步骤：步骤S1：根据电机的安装倾角，建立六旋翼无人机的动力学模型；步骤S2：根据六旋翼无人机在空中稳定平衡条件，确定六旋翼无人机的推力与所述安装倾角的关系，进而建立每一电机的安装倾角与该电机的功率P之间的关系，其中，P0为电机垂直安装时的功率，α、β本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六旋翼无人机电机倾角的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：根据电机的安装倾角，建立六旋翼无人机的动力学模型；步骤S2：根据六旋翼无人机在空中稳定平衡条件，确定六旋翼无人机的推力与所述安装倾角的关系，进而建立每一电机的安装倾角与该电机的功率P之间的关系，

【技术特征摘要】
1.一种六旋翼无人机电机倾角的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：根据电机的安装倾角，建立六旋翼无人机的动力学模型；步骤S2：根据六旋翼无人机在空中稳定平衡条件，确定六旋翼无人机的推力与所述安装倾角的关系，进而建立每一电机的安装倾角与该电机的功率P之间的关系，其中，P0为电机垂直安装时的功率，α、β为安装倾角；步骤S3：根据动力学模型，当要求无人机的姿态完全可控时，则所述动力学模型的推力矩阵F2满秩，进而计算出推力矩阵F2条件数Cond.Num；步骤S4：根据如下约束条件，s.t.H≥Hmin求得使条件数Cond.Num最小，推重比H最小的最优安装倾角α、β，Hmin表示实际需要的最低推重比。2.根据权利要求1所述的六旋翼无人机电机倾角的确定方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：步骤S101：对于六旋翼无人机，建立机体坐标系FB，FB＝{OB，(xB,yB,zB)}，其中，OB为六旋翼无人机的中心，zB、xB、yB分别为六旋翼无人机的Z轴、X轴、Y轴；zB表示六旋翼无人机在平衡状态时，垂直于地面的方向，xB表示穿过所述六旋翼无人机的中心沿所述六旋翼无人机的机头延伸的方向，yB表示垂直于zB和xB的方向；在电机i水平安装时，建立初始电机坐标系，在所述初始电机坐标系中zC为Z轴，表示电机i的轴线且垂直于地面的方向，xC为X轴，表示穿过所述电机i的中心沿所述无人机的机臂延伸的方向，yC为Y轴，表示垂直于zC和xC的方向；步骤S102：对于每一电机i，当该电机i驱动浆翼i顺时针转动时，将所述电机i绕xC轴逆时针旋转αi角度以及绕yC轴逆时针旋转βi角度，当该电机i驱动浆翼i逆时针转动时，将所述电机i绕xC轴顺时针旋转αi角度以及绕yC轴逆时针旋转βi角度；步骤S103：对于每一电机i，建立旋转后电机坐标系其中，i表示电机的序号，i为大于0小于等于6的自然数，表示电机i的中心，为电机i的Z轴、X轴、Y轴；为Z轴，表示电机i的轴线方向，为X轴，表示穿过所述电机i的中心与所述机臂延伸的方向呈βi角度的方向，为Y轴，表示垂直于和的方向；步骤S104：将每一轴与zB轴之间的夹角通过倾斜安装角α、β来表示为：其中，Ry(βi)表示yB方向的旋转矩阵，Rx(αi)表示xB方向的旋转矩阵，分别表示如下：当zB＝[001]的时候，能够得到：矩阵的第三个元素；步骤S105：每个螺旋桨旋转所产生的推力fi及相应的扭矩τi在旋转后在机体坐标系FB下可表示为：其中，ωi为每个螺旋桨的转速；kfi为推力与转速的关系参数，kτi为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周华，蔡星，常亮，孙培，叶华，柯岩，
申请(专利权)人：上海扩博智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31