一种力矩控制方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种力矩控制方法、装置、电子设备及存储介质，其中，该方法包括：获取多旋翼飞行器中各个螺旋桨的螺旋桨转速，其中，螺旋桨转速是驱动螺旋桨转动的电机转速；根据螺旋桨转速、多旋翼飞行器的飞行器参数，以及接收到的目标力矩，确定多旋翼飞行器中各个电子调速器的力矩分配；根据各个电子调速器的力矩分配，向各个电子调速器发送控制指令。通过本发明专利技术实施例提供的力矩控制方法、装置、电子设备及存储介质，能够提高多旋翼飞行器飞行过程中对力矩的控制性能。

A Torque Control Method, Device, Electronic Equipment and Storage Media

【技术实现步骤摘要】
一种力矩控制方法、装置、电子设备及存储介质
本专利技术涉及飞行器
，特别是涉及一种力矩控制方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
随着科学技术的发展，多旋翼飞行器越来越引起人们的关注，并被广泛应用到航拍、物流等多个
其中，多旋翼飞行器核心控制部件包括：飞行控制器、电子调速器和电机等。现有技术中，如图1所示，飞行控制器最底层的姿态控制器向各个电子调速器发送控制指令，该控制指令是根据多旋翼飞行器的当前飞行状态和目标飞行状态确定的，用于调节多旋翼飞行器中各个电机的转速。各个电子调速器根据该控制指令驱动电机转动，进而各个电机转动产生的推力与反扭矩驱使多旋翼飞行器飞行。其中，各个电子调速器包括：电调1，电调2，……，电调n；各个电机包括：电机1，电机2，……，电机n。可以看出，多旋翼飞行器的姿态控制是由电机转动带动螺旋桨产生推力，进而对机体产生相应的力矩驱使的，每个电机转动产生的力矩大小或者不同电机转动产生的不同力矩之间的关系等直接影响多旋翼飞行器的飞行，所以力矩是多旋翼飞行器飞行过程中的重要方面。不难理解的是，现有技术中，有可能出现电机实际产生的力矩，与姿态控制器期望电机根据控制指令的指示产生的理想力矩之间差异较大，如此使得多旋翼飞行器飞行过程中对机体整体力矩输出的控制性能比较差。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种力矩控制方法、装置、电子设备及存储介质，以提高多旋翼飞行器飞行过程中对力矩的控制性能。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种力矩控制方法，包括：获取多旋翼飞行器中各个螺旋桨的螺旋桨转速，其中，所述螺旋桨转速是驱动螺旋桨转动的电机转速；根据所述螺旋桨转速、所述多旋翼飞行器的飞行器参数，以及接收到的目标力矩，确定所述多旋翼飞行器中各个电子调速器的力矩分配；根据各个电子调速器的所述力矩分配，向各个电子调速器发送控制指令。可选的，所述根据所述螺旋桨转速、所述多旋翼飞行器的飞行器参数，以及接收到的目标力矩，确定所述多旋翼飞行器中各个电子调速器的力矩分配，包括：根据所述螺旋桨转速以及所述多旋翼飞行器的飞行器参数，确定所述多旋翼飞行器产生的当前力矩；确定所述多旋翼飞行器产生的当前力矩与目标力矩的差异值；根据所述差异值调整所述目标力矩，并根据调整后的目标力矩确定各个电子调速器的力矩分配。可选的，所述飞行器参数包括：各个螺旋桨的机臂长度、各个螺旋桨的机臂与机体坐标系中X轴的夹角；所述根据所述螺旋桨转速以及所述多旋翼飞行器的飞行器参数，确定所述多旋翼飞行器产生的当前力矩，包括：针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的正弦值以及预设参数相乘，得到第一乘积，并将每个螺旋桨的所述第一乘积求和，得到第一力矩；针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的余弦值以及预设参数相乘，得到第二乘积，并将每个螺旋桨的所述第二乘积求和，得到第二力矩；针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的所述螺旋桨转速的立方与所述螺旋桨转速的绝对值的比值，和预设参数相乘，得到第三乘积，并将每个螺旋桨的所述第三乘积求和，得到第三力矩；将所述第一力矩、所述第二力矩以及所述第三力矩，作为所述多旋翼飞行器产生的当前力矩。可选的，所述根据所述螺旋桨转速以及所述多旋翼飞行器的飞行器参数，确定所述多旋翼飞行器产生的当前力矩，包括：针对每个螺旋桨，根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速，计算该螺旋桨产生的推力；并根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速，计算该螺旋桨产生的反扭矩；将该螺旋桨产生的所述推力和所述反扭矩，分解到机体坐标系的各个坐标轴，得到该螺旋桨在所述各个坐标轴上产生的分力矩；将所述各个螺旋桨在所述各个坐标轴上产生的所述分力矩进行合成，得到所述各个坐标轴上的力矩，并将所述各个坐标轴上的力矩作为所述多旋翼飞行器产生的当前力矩。可选的，所述根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速，计算该螺旋桨产生的推力的步骤，包括：根据预设公式：F＝cfω2，确定该螺旋桨产生的推力；其中，F为推力，ω为螺旋桨转速，cf为预设参数；或者，根据实际测量数据，确定螺旋桨转速与推力的第一曲线关系；并根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速以及所述第一曲线关系，确定该螺旋桨产生的推力。可选的，所述根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速，计算该螺旋桨产生的反扭矩的步骤，包括：根据预设公式：T＝ctω2，确定该螺旋桨产生的反扭矩；其中，T为反扭矩，ω为螺旋桨转速，ct为预设参数；或者，根据实际测量数据，确定螺旋桨转速与反扭矩的第二曲线关系；并根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速以及所述第二曲线关系，确定该螺旋桨产生的反扭矩。可选的，所述将该螺旋桨产生的所述推力和所述反扭矩，分解到机体坐标系的各个坐标轴，得到该螺旋桨在所述各个坐标轴上产生的分力矩的步骤，包括：将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的正弦值以及预设参数的乘积，作为该螺旋桨在所述机体坐标系中X轴上产生的第一分力矩；将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的余弦值以及预设参数的乘积，作为该螺旋桨在所述机体坐标系中Y轴上产生的第二分力矩；将该螺旋桨的所述螺旋桨转速的立方与所述螺旋桨转速的绝对值的比值，和预设参数的乘积，作为该螺旋桨在所述机体坐标系中Z轴上产生的第三分力矩。可选的，所述将所述各个螺旋桨在所述各个坐标轴上产生的所述分力矩进行合成，得到所述各个坐标轴上的力矩步骤，包括：针对所述各个坐标轴中的每个坐标轴，对所述各个螺旋桨在该坐标轴上产生的各个所述分力矩进行求和，得到该坐标轴上的力矩。可选的，所述获取多旋翼飞行器中各个螺旋桨的螺旋桨转速的步骤，包括：接收各个电子调速器实时反馈的电机转速；分别将所述各个电子调速器实时反馈的电机转速，作为对应的所述各个螺旋桨的所述螺旋桨转速。第二方面，本专利技术实施例提供了一种力矩控制装置，包括：获取模块，用于获取多旋翼飞行器中各个螺旋桨的螺旋桨转速，其中，所述螺旋桨转速是驱动螺旋桨转动的电机转速；确定模块，用于根据所述螺旋桨转速、所述多旋翼飞行器的飞行器参数，以及接收到的目标力矩，确定所述多旋翼飞行器中各个电子调速器的力矩分配；发送模块，用于根据各个电子调速器的所述力矩分配，向各个电子调速器发送控制指令。可选的，所述飞行器参数包括：各个螺旋桨的机臂长度、各个螺旋桨的机臂与机体坐标系中X轴的夹角；所述第一确定子模块，包括：第一确定单元，用于针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的正弦值以及预设参数相乘，得到第一乘积，并将每个螺旋桨的所述第一乘积求和，得到第一力矩；第二确定单元，用于针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的余弦值以及预设参数相乘，得到第二乘积，并将每个螺旋桨的所述第二乘积求和，得到第二力矩；第三确定单元，用于针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的所述螺旋桨转速的立方与所述螺旋桨转速的绝对值的比值，和预设参数相乘，得到第三乘积，并将每个螺旋桨的所述第三乘积求和，得到第三力矩；第四确定单元，用于将所述第一力矩、所述第二力矩以及所述第三力矩，作为所述多旋翼飞行器产生的当前力矩。可选的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种力矩控制方法，其特征在于，包括：获取多旋翼飞行器中各个螺旋桨的螺旋桨转速，其中，所述螺旋桨转速是驱动螺旋桨转动的电机转速；根据所述螺旋桨转速、所述多旋翼飞行器的飞行器参数，以及接收到的目标力矩，确定所述多旋翼飞行器中各个电子调速器的力矩分配；根据各个电子调速器的所述力矩分配，向各个电子调速器发送控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种力矩控制方法，其特征在于，包括：获取多旋翼飞行器中各个螺旋桨的螺旋桨转速，其中，所述螺旋桨转速是驱动螺旋桨转动的电机转速；根据所述螺旋桨转速、所述多旋翼飞行器的飞行器参数，以及接收到的目标力矩，确定所述多旋翼飞行器中各个电子调速器的力矩分配；根据各个电子调速器的所述力矩分配，向各个电子调速器发送控制指令。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述螺旋桨转速、所述多旋翼飞行器的飞行器参数，以及接收到的目标力矩，确定所述多旋翼飞行器中各个电子调速器的力矩分配，包括：根据所述螺旋桨转速以及所述多旋翼飞行器的飞行器参数，确定所述多旋翼飞行器产生的当前力矩；确定所述多旋翼飞行器产生的当前力矩与目标力矩的差异值；根据所述差异值调整所述目标力矩，并根据调整后的目标力矩确定各个电子调速器的力矩分配。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述飞行器参数包括：各个螺旋桨的机臂长度、各个螺旋桨的机臂与机体坐标系中X轴的夹角；所述根据所述螺旋桨转速以及所述多旋翼飞行器的飞行器参数，确定所述多旋翼飞行器产生的当前力矩，包括：针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的正弦值以及预设参数相乘，得到第一乘积，并将每个螺旋桨的所述第一乘积求和，得到第一力矩；针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的余弦值以及预设参数相乘，得到第二乘积，并将每个螺旋桨的所述第二乘积求和，得到第二力矩；针对每个螺旋桨，将该螺旋桨的所述螺旋桨转速的立方与所述螺旋桨转速的绝对值的比值，和预设参数相乘，得到第三乘积，并将每个螺旋桨的所述第三乘积求和，得到第三力矩；将所述第一力矩、所述第二力矩以及所述第三力矩，作为所述多旋翼飞行器产生的当前力矩。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述螺旋桨转速以及所述多旋翼飞行器的飞行器参数，确定所述多旋翼飞行器产生的当前力矩，包括：针对每个螺旋桨，根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速，计算该螺旋桨产生的推力；并根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速，计算该螺旋桨产生的反扭矩；将该螺旋桨产生的所述推力和所述反扭矩，分解到机体坐标系的各个坐标轴，得到该螺旋桨在所述各个坐标轴上产生的分力矩；将所述各个螺旋桨在所述各个坐标轴上产生的所述分力矩进行合成，得到所述各个坐标轴上的力矩，并将所述各个坐标轴上的力矩作为所述多旋翼飞行器产生的当前力矩。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速，计算该螺旋桨产生的推力的步骤，包括：根据预设公式：F＝cfω2，确定该螺旋桨产生的推力；其中，F为推力，ω为螺旋桨转速，cf为预设参数；或者，根据实际测量数据，确定螺旋桨转速与推力的第一曲线关系；并根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速以及所述第一曲线关系，确定该螺旋桨产生的推力。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速，计算该螺旋桨产生的反扭矩的步骤，包括：根据预设公式：T＝ctω2，确定该螺旋桨产生的反扭矩；其中，T为反扭矩，ω为螺旋桨转速，ct为预设参数；或者，根据实际测量数据，确定螺旋桨转速与反扭矩的第二曲线关系；并根据该螺旋桨的所述螺旋桨转速以及所述第二曲线关系，确定该螺旋桨产生的反扭矩。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将该螺旋桨产生的所述推力和所述反扭矩，分解到机体坐标系的各个坐标轴，得到该螺旋桨在所述各个坐标轴上产生的分力矩的步骤，包括：将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的正弦值以及预设参数的乘积，作为该螺旋桨在所述机体坐标系中X轴上产生的第一分力矩；将该螺旋桨的机臂长度、所述螺旋桨转速的平方、机臂与机体坐标系中X轴夹角的余弦值以及预设参数的乘积，作为该螺旋桨在所述机体坐标系中Y轴上产生的第二分力矩；将该螺旋桨的所述螺旋桨转速的立方与所述螺旋桨转速的绝对值的比值，和预设参数的乘积，作为该螺旋桨在所述机体坐标系中Z轴上产生的第三分力矩。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述各个螺旋桨在所述各个坐标轴上产生的所述分力矩进行合成，得到所述各个坐标轴上的力矩步骤，包括：针对所述各个坐标轴中的每个坐标轴，对所述各个螺旋桨在该坐标轴上产生的各个所述分力矩进行求和，得到该坐标轴上的力矩。9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述获取多旋翼飞行器中各个螺旋桨的螺旋桨转速的步骤，包括：接收各个电子调速器实时反馈的电机转速；分别将所述各个电子调速器实时反馈的电机转速，作为对应的所述各个螺旋桨的所述螺旋桨转速。10.一种力矩控制装置，其特征在于，包括：获取模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴加春，
申请(专利权)人：杭州海康机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33