一种组合式无人机的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种组合式无人机的控制方法，涉及无人机控制领域，特别涉及多自由度矢量组合式无人机。针对上述现有技术中存在的问题，本发明专利技术在不同的组合方式下，无人机表现出不同的性质，在组合后，无人机可以进行任意角度悬停飞行，有助于通过一些狭小的空间，增加无人机载重，而单个模块也能独立工作。通过无人机实时建模技术，可以实现无人机在空中进行组合。本发明专利技术通过在空中进行拆分组合，改变组合无人机的数目和组合方式，来达到提高自由度，提高负载，自由应对狭窄环境的目的，同时当组合的模块较多时，某个模块动力器件发生故障后，控制器能够通过控制算法来控制组合整体的稳定飞行，提高了无人机的安全性能。提高了无人机的安全性能。提高了无人机的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式无人机的控制方法


[0001]本专利技术涉及无人机控制领域，特别涉及多自由度矢量组合式无人机。

技术介绍

[0002]近年来多旋翼无人机正在飞速发展，其应用领域特别广泛，经常应用于负重，检查，监视等等，传统的多旋翼无人机通常所有的旋翼都在同一个平面上，导致欠驱动，目前，已经有一些研究实现了多姿态的悬停如Koji Kawasaki，Markus Ryll等人设计的无人机结构，通过这种倾转旋翼的结构，增加了无人机的灵活性，使其能够通过一些狭小的空间。与固定旋翼的设计相比，旋翼位置动态变化的无人机也被开发出来例如Moju Zhao等人设计的无人机，其研究了一种具有二维多连杆的新型多旋翼飞行器，解决穿越狭窄空间或间隙的挑战，建立了由二维多连杆组成的多转子连杆模块的模型，无人机可在空中平稳变形，但在通过一个小圆洞时，仍然是个巨大的挑战。
[0003]公开号为CN 108216629 A的专利技术专利提出了一种组合式运输无人机，但其仍是一种旋翼都在同一个平面上的传统多旋翼无人机，无法进行任意角度悬停。公开号为CN 205661655 U的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式无人机的控制方法，该方法中的单个无人机为双旋翼无人机，所述控制方法包括：步骤1.1：以其中一架无人机的中心点为原点建立坐标系，这里把一架飞机中螺旋桨看成两个点，当这两点连线后，将连线垂直于Y轴的划分为V类，垂直于X轴的划分为M类，此处规定V类的位置向量V
i
为：其中V
xi
，V
yi
分别为V类无人机在W的中心点为原点建立坐标系的X，Y坐标；M类位置向量M
j
为：其中M
xj
，M
yj
分别为V类无人机在W的中心点为原点建立坐标系的X，Y坐标；这里设旋翼总数为N，V类旋翼总数为N
V
，M类旋翼总数为N
M
，即N＝N
V
+N
M
；根据得到的无人机自身位置结构，得到此时无人机在w的中心为坐标轴原点的两类螺旋桨的坐标V
i
和M
j
；步骤1.2：针对上述两类螺旋桨的坐标，利用几何中心向量公式得到所有无人机组合后刚体的几何中心的X，Y坐标C：再将整个坐标系平移到几何中心，定义几何中心为组合后无人机的机体中心，由此可以求得各个无人机中的旋翼在新建立坐标系下的位置坐标V
i
′
与M
j
′
：：考虑到多个无人机拼接之后可以实现很多不同的功能，并且它们当中由舵机控制的旋翼倾斜角度也可能存在各不相同的情况，所以此处用到两种类型的力来表示：F
v
和F
m
分别代表V类无人机和M类无人机的旋翼朝其旋转平面垂直向上方向的合力；定义拼接后刚体自身坐标系为B，求得整个刚体的总力矩M
a
为：其中α
i
为第i个V类无人机中旋翼向Y轴旋转角度，β
i
为第i个M类无人机中旋翼向X轴的旋转角度，F
Vi
为第i个无人机上垂直于旋翼平面的合力；V
ix
′
与V
iy
′
为第i个V类无人机在新建立坐标系下的X与Y轴坐标，同理，M
jx
′
与M
jy
′
分别为M类无人机在新建立坐标系下的X，Y轴坐标；步骤1.3：当叶片旋转时，受到阻力，产生围绕空气动力中心的扭矩；这些力矩与旋翼速
度w的作用方向相反；V类与M类无人机的旋翼速度分别为w
vi
和w
mj
；定义V类无人机中的旋翼的力矩到世界坐标系W的旋转矩阵为T
Vi
，M类无人机中的旋翼力矩到世界坐标系W的旋转矩阵为T
Mj
，Q为各个旋翼对机体的反作用力的扭矩，q
Vi
与q
Mj
分别为V类与M类无人机中第i个和第j个旋翼对机身的作用力，定义它们与旋翼的转速的关系为：q
Vi

【专利技术属性】
技术研发人员：李福生，吴泽桂，张伟业，叶俊廷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：