本申请公开了一种多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备。其中，该方法包括：当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型；获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角；根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差；采用所述飞行控制计算机根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩；采用飞行控制系统将所述滚转通道输入力矩和所述俯仰通道输入力矩输入所述非线性动力学模型以控制所述多旋翼无人机的姿态，能够在紧急条件下使无人机完成自救，减少飞行事故。事故。事故。
【技术实现步骤摘要】
多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备
[0001]本申请涉及多旋翼无人机
，尤其涉及一种多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备。
技术介绍
[0002]近年来，在科学技术的引领下，以智能控制、自主导航理论和微控制器、微传感器、微机电系统为核心的多旋翼无人机技术实现了跨越式发展。然而，随着无人机任务复杂度不断提升、反无人机技术不断发展，加上飞行环境、无人机本体结构以及控制性能等存在一定的差异，无人机安全事故日益增多，对无人机本体、地面人员及周围环境等带来严重的危害。
技术实现思路
[0003]本申请实施例提供了一种多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备，能够有效地提高无人机处理突发故障的能力，减少飞行事故带来的损失和危害，具有重大的理论意义和工程应用价值，对无人机产业的快速发展具有一定的推动作用。所述技术方案如下：第一方面，本申请实施例提供了一种多旋翼无人机的控制方法，所述方法包括：当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型；采用传感器获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角；采用飞行控制计算机根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差；采用所述飞行控制计算机根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩；采用飞行控制系统将所述滚转通道输入力矩和所述俯仰通道输入力矩输入所述非线性动力学模型以控制所述多旋翼无人机的姿态，并再次执行所述获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角的步骤。
[0004]在一种可能的实现方式中，所述非线性动力学模型，包括：；其中，为的二阶导数，为的二阶导数；为的一阶导数，为的一阶导数；和分别为惯性坐标系下表示的滚转角和俯仰角；和
分别表示滚转通道和俯仰通道的转动惯量；和分别表示滚转通道和俯仰通道的空气阻尼系数；和分别为滚转通道和俯仰通道的外部扰动力矩；和分别为滚转通道输入力矩和俯仰通道输入力矩。
[0005]在一种可能的实现方式中，所述当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型之前，所述方法还包括：预先设定、、和的值。
[0006]在一种可能的实现方式中，所述采用飞行控制计算机根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差之后，所述方法还包括：滤波所述滚转姿态跟踪误差，得到第一滚转角滤波误差信号和第二滚转角滤波误差信号，并滤波所述俯仰姿态跟踪误差，得到第一俯仰角滤波误差信号和第二俯仰角滤波误差信号；所述根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩，包括：根据所述第一滚转角滤波误差信号和所述第二滚转角滤波误差信号确定滚转通道输入力矩，并根据所述第一俯仰角滤波误差信号和所述第二俯仰角滤波误差信号确定所述俯仰通道输入力矩。
[0007]在一种可能的实现方式中，所述第一滚转角滤波误差信号；所述第二滚转角滤波误差信号；所述第一俯仰角滤波误差信号；所述第二俯仰角滤波误差信号；其中，为的一阶导数，为滚转姿态跟踪误差；为的一阶导数，为俯仰姿态跟踪误差；为第一滚转角滤波误差信号的一阶导数，为第一俯仰角滤波误差信号的一阶导数； 均为正常数增益。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述滚转通道输入力矩；
其中，为正常数增益，分别表示在t时刻和0时刻参数的取值，为自变量，sign表示符号函数；所述俯仰通道输入力矩；其中，sign表示符号函数，为正常数增益，分别表示在t时刻和0时刻参数的取值，为自变量，为总升力，表示的的一阶时间导数，表示的倒数，为的估计值，其满足如下自适应律：，其中为的导数，为正常数，为的导数。
[0009]第二方面，本申请实施例提供了一种多旋翼无人机的控制系统，所述系统包括姿态测量系统、飞行控制系统；所述飞行控制系统包括飞行控制计算机、执行机构和传感器；所述传感器，用于多旋翼无人机对应的飞行状态信息的测量与监控，为所述飞行控制计算机的计算提供支持，为所述姿态检测系统的一个子系统；所述飞行状态信息包括滚转角和俯仰角；所述飞行控制计算机，用于获取所述传感器测量的所述飞行状态信息，进行滚转通道输入力矩和俯仰通道输入力矩的计算，并将所述滚转通道输入力矩和所述俯仰通道输入力矩输送至所述执行机构；所述执行机构，用于基于所述滚转通道输入力矩和所述俯仰通道输入力矩执行飞行控制指令，以实现控制所述多旋翼无人机的姿态。
[0010]第三方面，本申请实施例提供了一种多旋翼无人机的控制装置，所述装置包括：获取模块，用于当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型；所述获取模块还用于，获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角；确定模块，用于根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差；所述确定模块还用于，根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩；控制模块，用于将所述滚转通道输入力矩和所述俯仰通道输入力矩输入所述非线性动力学模型以控制所述多旋翼无人机的姿态，并再次执行所述获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角的步骤。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述非线性动力学模型，包括：；
其中，为的二阶导数，为的二阶导数；为的一阶导数，为的一阶导数；和分别为惯性坐标系下表示的滚转角和俯仰角；和分别表示滚转通道和俯仰通道的转动惯量；和分别表示滚转通道和俯仰通道的空气阻尼系数；和分别为滚转通道和俯仰通道的外部扰动力矩；和分别为滚转通道输入力矩和俯仰通道输入力矩。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：设定模块，用于预先设定、、和的值。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：滤波模块，用于滤波所述滚转姿态跟踪误差，得到第一滚转角滤波误差信号和第二滚转角滤波误差信号，并滤波所述俯仰姿态跟踪误差，得到第一俯仰角滤波误差信号和第二俯仰角滤波误差信号；所述确定模块还用于，根据所述第一滚转角滤波误差信号和所述第二滚转角滤波误差信号确定滚转通道输入力矩，并根据所述第一俯仰角滤波误差信号和所述第二俯仰角滤波误差信号确定所述俯仰通道输入力矩。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述第一滚转角滤波误差信号；所述第二滚转角滤波误差信号；所述第一俯仰角滤波误差信号；所述第二俯仰角滤波误差信号；其中，为的一阶导数，为滚转姿态跟踪误差；为的一阶导数，为俯仰姿态跟踪误差；为第一滚转角滤波误差信号的一阶导数，为第一俯仰角滤波误差信号的一阶导数；均为正常数增益。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述滚转通道输入力矩；其中，为正常数增益，分别表示在t时刻和0时刻参数的取值，为自变量，sign表示符号函数；
所述俯仰通道输入力矩；其中，sign表本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机的控制方法，其特征在于，包括：当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型；采用传感器获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角；采用飞行控制计算机根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差；采用所述飞行控制计算机根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩；采用飞行控制系统将所述滚转通道输入力矩和所述俯仰通道输入力矩输入所述非线性动力学模型以控制所述多旋翼无人机的姿态，并再次执行所述获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角的步骤。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非线性动力学模型，包括：；其中，为的二阶导数，为的二阶导数；为的一阶导数，为的一阶导数；和分别为惯性坐标系下表示的滚转角和俯仰角；和分别表示滚转通道和俯仰通道的转动惯量；和分别表示滚转通道和俯仰通道的空气阻尼系数；和分别为滚转通道和俯仰通道的外部扰动力矩；和分别为滚转通道输入力矩和俯仰通道输入力矩。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型之前，所述方法还包括：预先设定、、和的值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用飞行控制计算机根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差之后，所述方法还包括：滤波所述滚转姿态跟踪误差，得到第一滚转角滤波误差信号和第二滚转角滤波误差信号，并滤波所述俯仰姿态跟踪误差，得到第一俯仰角滤波误差信号和第二俯仰角滤波误差信号；所述根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩，包括：根据所述第一滚转角滤波误差信号和所述第二滚转角滤波误差信号确定滚转通道输入力矩，并根据所述第一俯仰角滤波误差信号和所述第二俯仰角滤波误差信号确定所述俯仰通道输入力矩。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一滚转角滤波误差信号
；所述第二滚转角滤波误差信号；所述第一俯仰角滤波误差信号；所述第二俯仰角滤波误差信号；其中，为的一阶导数，为滚转姿态跟踪误差；为的一阶导数，为俯仰姿态跟踪误差；为第一滚转角滤波误差...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝伟，马文来，毛国强，王振，陈健，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：
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