一种无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质，方法包括：获取期望姿态输入量，确定姿态的控制状态，所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪；根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律；根据获取的当前航向角度，确定航向通道的第二控制律；根据所述第一控制律和所述第二控制律，对无人机进行姿态跟踪。本发明专利技术能够实时对无人机进行姿态跟踪，能够在复杂环境条件下让无人机保持姿态稳定，可广泛应用于无人机技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质
本专利技术涉及无人机
，尤其是一种无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质。
技术介绍
目前市场上无人机开始广泛应用，无人机具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活、安全性高的特点，广泛应用于航拍、检测、资源勘查等领域。随着无人机的应用领域不断拓展，在海拔3500米以上低温、强风、微气象地区也有了应用需求，在这些复杂环境条件下，如何保证无人机的姿态稳定是急需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种能够在复杂环境条件下保持姿态稳定的无人机飞行控制方法、终端、平台及存储介质。本专利技术的第一方面提供了一种无人机飞行控制方法，包括：获取期望姿态输入量，确定姿态的控制状态，所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪；根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律；根据获取的当前航向角度，确定航向通道的第二控制律；根据所述第一控制律和所述第二控制律，对无人机进行姿态跟踪。进一步，所述根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律，包括：确定姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数；根据所述姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数，计算俯仰角误差和俯仰角速率误差；根据所述俯仰角误差和俯仰角速率误差计算滚转和俯仰的第一控制律。进一步，所述根据获取的当前航向角度，确定航向通道的第二控制律，包括：确定前馈通道的比例系数、航向角度误差、航向角度误差的放大系数、航向角度误差以及航向通道指令值，计算航向角速率误差；根据所述航向角速率误差计算航向通道的第二控制律。进一步，所述根据所述第一控制律和所述第二控制律，对无人机进行姿态跟踪，包括：根据第一控制律计算产生的俯仰通道的调节量；根据所述俯仰通道的调节量，生成各个电机的转速控制量；根据所述各个电机的转速控制量，控制无人机的抬头力矩和/或低头力矩。进一步，还包括对无人机进行定高控制的步骤，该步骤包括：基于无人机的飞行环境，控制地面站的超声波启用或者关闭；确定地面站的超声波启用，则将超声波传感器获取的测量值作为高度控制回路的反馈量；确定地面站的超声波关闭，则将气压计获取的测量值作为高度控制回路的反馈量；根据所述高度控制回路的反馈量，控制无人机定高飞行。进一步，还包括对无人机进行定点悬停控制的步骤，该步骤包括：获取水平方向位置控制律和姿态控制律；将水平方向位置控制律运算的输出作为姿态控制律的输入；通过所述姿态控制律的运算来控制无人机的定点悬停。进一步，还包括：控制无人机自动飞行；控制无人机自动起飞和自动着陆；控制无人机进行航点飞行；控制无人机自动返航；对无人机的飞行模式进行切换控制。根据本专利技术的第二方面，还提供了一种无人机控制平台，包括：获取模块，用于获取期望姿态输入量，确定姿态的控制状态，所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪；第一确定模块，用于根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律；第二确定模块，用于根据获取的当前航向角度，确定航向通道的第二控制律；姿态跟踪控制模块，用于根据所述第一控制律和所述第二控制律，对无人机进行姿态跟踪。根据本专利技术的第三方面，还提供了一种终端，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储程序；所述处理器用于根据所述程序执行如本专利技术第一方面所述的方法。根据本专利技术的第四方面，提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述计算机可读存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行完成如本专利技术第一方面所述的方法。上述本专利技术实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点：本专利技术的实施例首先获取期望姿态输入量，确定姿态的控制状态；接着，根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律；以及根据获取的当前航向角度，确定航向通道的第二控制律；最后根据所述第一控制律和所述第二控制律，对无人机进行姿态跟踪。本专利技术能够实时对无人机进行姿态跟踪，能够在复杂环境条件下让无人机保持姿态稳定。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的整体步骤流程图；图2为本专利技术实施例的滚转和俯仰通道控制的结构示意图；图3为本专利技术实施例的航向通道控制结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步解释和说明。对于本专利技术实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。参见图1，本专利技术实施例提供了一种无人机飞行控制方法，包括步骤S1-S4：S1、获取期望姿态输入量，确定姿态的控制状态，所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪；具体地，姿态增稳模式中所有通道的输入指令由遥控器给出，包含了姿态控制和油门控制。姿态控制是多旋翼无人机飞行控制系统的核心，是实现其他复杂功能的前提和基础。多旋翼无人机姿态控制采用姿态角和姿态角速率反馈形成闭环控制，多旋翼无人机的任何机动动作都是通过调节姿态来实现，姿态控制一般被称为多旋翼无人机控制的内回路。本专利技术实施例的姿态增稳模式下的高度控制采用开环控制。姿态控制分为姿态保持和姿态跟踪两种控制，两者的区别在于期望姿态输入量，若期望姿态保持输入值不变，为姿态保持控制；否则，为姿态跟踪控制。姿态控制采用两级PID控制，包含滚转、俯仰、航向三个通道的控制律设计。S2、根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律；具体地，本实施例的步骤S2包括S21-S23，S21、确定姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数；S22、根据所述姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数，计算俯仰角误差和俯仰角速率误差；S23、根据所述俯仰角误差和俯仰角速率误差计算滚转和俯仰的第一控制律。本实施例中，滚转通道与俯仰通道采用相同的控制结构，即第一控制律为：式中，其中，eθ(eφ)和分别是俯仰角(也称为滚转角)误差和俯仰角速率(也称为滚转角速率)误差；θ代表角；φ代表速率。kpθ(kpφ)、分别为姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数、姿态角速率误差积分的系数。经过姿态控制律运算，产生的俯仰通道的调节量Δδe和滚转通道的调节量Δδφ；最终生成各个电机的转速控制量。当外来干扰使无人机低头时，对应的控制律使前方两个电机转速增大，后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机飞行控制方法，其特征在于，包括：/n获取期望姿态输入量，确定姿态的控制状态，所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪；/n根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律；/n根据获取的当前航向角度，确定航向通道的第二控制律；/n根据所述第一控制律和所述第二控制律，对无人机进行姿态跟踪。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机飞行控制方法，其特征在于，包括：
获取期望姿态输入量，确定姿态的控制状态，所述姿态的控制状态包括姿态保持和姿态跟踪；
根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律；
根据获取的当前航向角度，确定航向通道的第二控制律；
根据所述第一控制律和所述第二控制律，对无人机进行姿态跟踪。


2.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法，其特征在于，所述根据期望姿态输入量，确定滚转和俯仰的第一控制律，包括：
确定姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数；
根据所述姿态角位移放大系数、姿态角速率的放大系数以及姿态角速率误差积分系数，计算俯仰角误差和俯仰角速率误差；
根据所述俯仰角误差和俯仰角速率误差计算滚转和俯仰的第一控制律。


3.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法，其特征在于，所述根据获取的当前航向角度，确定航向通道的第二控制律，包括：
确定前馈通道的比例系数、航向角度误差、航向角度误差的放大系数、航向角度误差以及航向通道指令值，计算航向角速率误差；
根据所述航向角速率误差计算航向通道的第二控制律。


4.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法，其特征在于，所述根据所述第一控制律和所述第二控制律，对无人机进行姿态跟踪，包括：
根据第一控制律计算产生的俯仰通道的调节量；
根据所述俯仰通道的调节量，生成各个电机的转速控制量；
根据所述各个电机的转速控制量，控制无人机的抬头力矩和/或低头力矩。


5.根据权利要求1所述的一种无人机飞行控制方法，其特征在于，还包括对无人机进行定高控制的步骤，该步骤包括：
基于无人机的飞行环境，控制地面站的超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，张建康，高晗，任达勇，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局，
类型：发明
国别省市：云南;53