一种多层级组件化的无人机飞行控制系统技术方案

本申请提供一种多层级组件化的无人机飞行控制系统，包括依次通信连接的至少两个控制层级，每个控制层级分别具有不同的控制功能；每个控制层级包括至少两个控制模块；在多个控制层级之间，上一控制层级的控制模块的输出为下一控制层级的控制模块的输入。本申请多层级组件化的无人机飞行控制系统设置了多个层级且每个层级设置了多个模块，并通过任务规划模块根据实际的任务以及飞行性能需要确定需要实现的控制模块的组合和协作，使得不同模块之间的相互协作能形成不同的控制结构和控制作用，以此产生多样的控制作用，以及达到同一控制作用的不同性能需求，从而可以满足更多样化的无人机的控制需求。的无人机的控制需求。的无人机的控制需求。

【技术实现步骤摘要】
一种多层级组件化的无人机飞行控制系统


[0001]本申请涉及无人机
，具体而言，涉及一种多层级组件化的无人机飞行控制系统。

技术介绍

[0002]无人机的飞行控制系统主要用于无人机的飞行控制，其实现的功能通常包括姿态控制、位置控制、轨迹导航控制等功能。
[0003]目前，大多无人机的飞行控制系统能够实现轨迹导航控制、定位控制、姿态控制等控制作用，进而实现大部分无人机的基本飞行功能，但是随着无人机行业的不断发展，无人机在各行业的应用越来越广泛，对于无人机的飞行控制系统所需要实现的功能和性能也越来越趋向多样化，一方面，需要实现的控制作用更多且更具体化，例如，除了前述的轨迹导航控制、定位控制、姿态控制等控制作用，有时还需要实现速度控制、高度控制、翻转控制、起飞/降落阶段的控制、减速悬停控制等等，这些控制作用主要出于不同应用场合/飞行阶段的需要，大多无人机的飞行控制系统无法通过现有的层级控制框架来实现；另一方面，需要实现的控制作用有不同的性能要求，例如，对于同一个控制作用，在不同的应用场合，有不同的性能要求，大多无人机的飞行控制系统也无法通过现有的层级控制框架来实现，因而难以满足更多样化的无人机的控制需求。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种多层级组件化的无人机飞行控制系统，其设置了多个层级且每个层级设置了多个模块，通过不同模块之间的相互协作能形成不同的控制结构和控制作用，以此产生多样的控制作用，以及达到同一控制作用的不同性能需求，从而可以满足更多样化的无人机的控制需求。<br/>[0005]本申请实施例提供了一种多层级组件化的无人机飞行控制系统，包括依次通信连接的至少两个控制层级，每个所述控制层级分别具有不同的控制功能；
[0006]每个所述控制层级包括至少两个控制模块；
[0007]在多个所述控制层级之间，上一控制层级的控制模块的输出为下一控制层级的控制模块的输入。
[0008]在上述实现过程中，本申请实施例的多层级组件化的无人机飞行控制系统，设置了多个层级且每个层级设置了多个模块，使得不同模块之间的组合及相互协作能形成不同的控制结构和控制作用，以此可以产生多样的控制作用，以及达到同一控制作用的不同性能需求，从而可以满足更多样化的无人机的控制需求。
[0009]进一步地，所述多层级组件化的无人机飞行控制系统包括依次通信连接的四个控制层级，依次分别为导航层、速度层、姿态层及电机控制层，
[0010]所述导航层包括至少两个规划模块；
[0011]所述速度层包括至少两个控制模块，所述导航层的规划模块的输出为所述速度层
的控制模块的输入；
[0012]所述姿态层包括至少两个控制模块，所述速度层的控制模块的输出为所述姿态层的控制模块的输入；
[0013]所述电机控制层包括至少两个控制模块，所述姿态层的控制模块的输出为所述电机控制层的控制模块的输入。
[0014]在上述实现过程中，多层级组件化的无人机飞行控制系统包括依次通信连接的导航层、速度层、姿态层及电机控制层，可以更好地使得不同模块之间的组合及相互协作能形成不同的控制作用，以此可以产生较为多样的控制作用，以及达到同一控制作用的不同性能需求，从而可以较好地满足更多样化的无人机的控制需求。
[0015]进一步地，所述导航层的规划模块包括位置规划模块及速度规划模块。
[0016]在上述实现过程中，导航层的规划模块的设置可以使得本申请实施例的多层级组件化的无人机飞行控制系统能较好地形成不同的控制作用。
[0017]进一步地，所述速度层包括位置环层、速度环层及位置PIDD控制模块，
[0018]所述位置环层包括至少两个控制模块，所述导航层的规划模块的输出为所述位置环层的控制模块及所述位置PIDD控制模块的输入；
[0019]所述速度环层包括至少两个控制模块，所述位置环层的控制模块的输出为所述速度环层的控制模块的输入，所述速度环层的控制模块及所述位置PIDD控制模块的输出为所述姿态层的控制模块的输入。
[0020]在上述实现过程中，速度层的控制模块的设置可以使得本申请实施例的多层级组件化的无人机飞行控制系统能较好地形成不同的控制作用，并以此可以产生较为多样的控制作用。
[0021]进一步地，所述位置环层的控制模块包括位置PID控制模块及位置P控制模块。
[0022]在上述实现过程中，位置环层的控制模块的设置可以使得本申请实施例的多层级组件化的无人机飞行控制系统能更好地形成不同的控制作用。
[0023]进一步地，所述速度环层的控制模块包括速度FF_PID控制模块及速度PID控制模块。
[0024]在上述实现过程中，速度环层的控制模块的设置可以使得本申请实施例的多层级组件化的无人机飞行控制系统能更好地形成不同的控制作用。
[0025]进一步地，所述姿态层包括姿态环层、角速度环层及姿态PIDD控制模块，
[0026]所述姿态环层包括至少两个控制模块，所述速度层的控制模块的输出为所述姿态环层的控制模块及所述姿态PIDD控制模块的输入；
[0027]所述角速度环层包括至少两个控制模块，所述姿态环层的控制模块的输出为所述角速度环层的控制模块的输入，所述角速度环层的控制模块及所述姿态PIDD控制模块的输出为所述电机控制层的控制模块的输入。
[0028]在上述实现过程中，姿态层的控制模块的设置可以使得本申请实施例的多层级组件化的无人机飞行控制系统能较好地形成不同的控制作用，并以此可以产生较为多样的控制作用。
[0029]进一步地，所述姿态环层的控制模块包括角度P控制模块及姿态PID控制模块。
[0030]在上述实现过程中，姿态环层的控制模块的设置可以使得本申请实施例的多层级
组件化的无人机飞行控制系统能更好地形成不同的控制作用。
[0031]进一步地，所述角速度环层的控制模块包括角速度PID控制模块及角速度FF_PID控制模块。
[0032]在上述实现过程中，角速度环层的控制模块的设置可以使得本申请实施例的多层级组件化的无人机飞行控制系统能更好地形成不同的控制作用。
[0033]进一步地，所述电机控制层的控制模块包括力矩控制模块及转速平滑控制模块。
[0034]在上述实现过程中，电机控制层的控制模块的设置可以使得本申请实施例的多层级组件化的无人机飞行控制系统能较好地形成不同的控制作用。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0036]图1为本申请实施例提供的无人机飞行控制的不同实现方式的示意图；
[0037]图2为本申请实施例提供的多层级组件化的无人机飞行控制系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层级组件化的无人机飞行控制系统，其特征在于，包括依次通信连接的至少两个控制层级，每个所述控制层级分别具有不同的控制功能；每个所述控制层级包括至少两个控制模块；在多个所述控制层级之间，上一控制层级的控制模块的输出为下一控制层级的控制模块的输入。2.根据权利要求1所述的多层级组件化的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述多层级组件化的无人机飞行控制系统包括依次通信连接的四个控制层级，依次分别为导航层、速度层、姿态层及电机控制层，所述导航层包括至少两个规划模块；所述速度层包括至少两个控制模块，所述导航层的规划模块的输出为所述速度层的控制模块的输入；所述姿态层包括至少两个控制模块，所述速度层的控制模块的输出为所述姿态层的控制模块的输入；所述电机控制层包括至少两个控制模块，所述姿态层的控制模块的输出为所述电机控制层的控制模块的输入。3.根据权利要求2所述的多层级组件化的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述导航层的规划模块包括位置规划模块及速度规划模块。4.根据权利要求2所述的多层级组件化的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述速度层包括位置环层、速度环层及位置PIDD控制模块，所述位置环层包括至少两个控制模块，所述导航层的规划模块的输出为所述位置环层的控制模块及所述位置PIDD控制模块的输入；所述速度环层包括至少两个控制模块，所述位置环层的控制模块的输出为所述速度环层的控制模块的输入，所述速度环层的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：董苗波，
申请(专利权)人：深圳微希科技有限公司，
类型：发明
国别省市：