一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法及系统技术方案

本申请公开了一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法及系统，其方法包括：获取飞行状态数据；根据飞行状态数据识别飞行状态；根据飞行状态生成控制指令，控制指令包括倾转控制指令及旋翼控制指令，倾转控制指令用于控制倾转组件改变可倾转机翼相对于机身的空间位置，旋翼控制指令用于控制旋翼的转速；通过控制指令控制倾转组件及旋翼，使得可倾转多旋翼无人机在垂直起落状态和平飞状态之间切换。实现了旋翼的桨叶产生的下洗流不会撞击机翼，提高了无人机的稳定性；由于下洗流不会撞击机翼，不会有下洗载荷，不会降低无人机的有效载荷。不会降低无人机的有效载荷。不会降低无人机的有效载荷。

【技术实现步骤摘要】
一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法及系统


[0001]本申请涉及无人机领域，尤其是涉及一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法及系统。

技术介绍

[0002]无人机一般采用在固定翼上设置可倾转的多旋翼，使得无人机具有垂直起落的功能，让无人机能够应用在更多的使用场景，此种类型的无人机都是通过旋翼提供升力垂直起飞之后，再将旋翼的轴线倾转90
°
为固定翼提供动力来实现飞行状态的改变。
[0003]对于旋翼倾转的固定翼无人机，专利技术人发现存在以下的技术问题：在垂直起落过程中无人机的机翼是固定不动的，旋翼桨尖脱落的螺旋形桨尖涡会诱导产生下洗流，下洗流以接近90
°
方向撞击机翼，在机翼上表面形成阻塞的三维效应流场，严重影响无人机的稳定性；在悬停状态下，机翼上的下洗载荷占旋翼总拉力的一部分，会降低无人机的有效载荷。

技术实现思路

[0004]为了解决螺旋形桨尖涡诱导产生下洗流导致无人机不稳定，以及下洗载荷降低了无人机有效载荷的问题，本申请提供了一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法及系统。
[0005]第一方面，本申请提供一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法，采用如下的技术方案：一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法，应用于可倾转多旋翼无人机，可倾转多旋翼无人机包括机身、可倾转机翼、尾翼及旋翼，旋翼位于可倾转机翼前端，可倾转机翼与机身之间设有倾转组件，飞行控制方法包括：获取飞行状态数据；根据飞行状态数据识别飞行状态，飞行状态包括垂直起落状态、平飞状态及过渡模态，过渡模态为垂直起落状态和平飞状态的转换过渡状态；根据飞行状态生成控制指令，控制指令包括倾转控制指令及旋翼控制指令，倾转控制指令用于控制倾转组件改变可倾转机翼相对于机身的空间位置，旋翼控制指令用于控制旋翼的转速，空间位置处于第一位置和第二位置之间，第一位置为可倾转机翼与机身的水平方向平行，且旋翼的桨叶与机身的垂直方向垂直，第二位置为可倾转机翼与机身的水平方向垂直，且旋翼的桨叶与机身的水平方向垂直；通过控制指令控制倾转组件及旋翼，使得可倾转多旋翼无人机在垂直起落状态和平飞状态之间切换。
[0006]可选的，获取飞行状态数据，包括：当可倾转多旋翼无人机执行飞行任务时，通过飞行速度传感器检测得到当前飞行速度值，并通过高度检测仪检测得到当前飞行高度值；根据当前飞行速度值及当前飞行高度值，得到飞行状态数据。
[0007]可选的，根据飞行状态数据识别飞行状态，包括：解析飞行状态数据得到当前水平飞行速度值及当前飞行高度值；获取预设的状态切换速度阈值及状态切换高度阈值；判断当前飞行高度值是否达到状态切换高度阈值；若未达到状态切换高度阈值，则确定飞行状态为垂直起落状态；若达到状态切换高度阈值，则判断当前飞行速度值是否低于状态切换速度阈值；若不低于状态切换速度阈值，则确定飞行状态为平飞状态；若低于状态切换速度阈值，则确定飞行状态为过渡模态。
[0008]可选的，当飞行状态为垂直起落状态时，通过控制指令控制倾转组件及旋翼，包括：解析控制指令得到第一倾转控制指令及第一旋翼控制指令；根据第一倾转控制指令控制倾转组件，使得可倾转机翼相对于机身的空间位置保持在第一位置；根据第一旋翼控制指令控制旋翼的转速，使得当前飞行高度值进行调整。
[0009]可选的，当飞行状态为平飞状态时，通过控制指令控制倾转组件及旋翼，包括：解析控制指令得到第二倾转控制指令及第二旋翼控制指令；根据第二倾转控制指令控制倾转组件，使得可倾转机翼相对于机身的空间位置保持在第二位置；根据第二旋翼控制指令控制旋翼的转速，使得当前飞行速度值保持不低于状态切换速度阈值。
[0010]可选的，当飞行状态为过渡模态时，通过控制指令控制倾转组件及旋翼，包括：解析控制指令得到第三倾转控制指令及第三旋翼控制指令；根据第三倾转控制指令控制倾转组件，使得可倾转机翼相对于所述机身的空间位置从第一位置变为第二位置，或从第二位置变为所述第一位置；根据第三旋翼控制指令控制所述旋翼的转速，使得状态变化过程中的高度值等于所述状态切换高度阈值。
[0011]第二方面，本申请提供一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制系统，应用于可倾转多旋翼无人机，可倾转多旋翼无人机包括机身、可倾转机翼、尾翼及旋翼，旋翼位于可倾转机翼前端，可倾转机翼与机身之间设有倾转组件，飞行控制系统包括：飞行控制器，与倾转组件的电机及旋翼的电机连接；飞行控制器包括数据处理模块、飞行状态识别模块、控制指令生成模块及飞行控制模块；数据处理模块，用于获取飞行状态数据；飞行状态识别模块，用于根据飞行状态数据识别飞行状态，飞行状态包括垂直起落状态、平飞状态及过渡模态，过渡模态为垂直起落状态和平飞状态的转换过渡状态；控制指令生成模块，用于根据飞行状态生成控制指令，控制指令包括倾转控制指令及旋翼控制指令，倾转控制指令用于控制倾转组件改变可倾转机翼相对于机身的空间位置，旋翼控制指令用于控制旋翼的转速，空间位置处于第一位置和第二位置之间，第一位置为可倾转机翼与机身的水平方向平行，且旋翼的桨叶与机身的垂直方向垂直，第二位置为
可倾转机翼与机身的水平方向垂直，且旋翼的桨叶与机身的水平方向垂直；飞行控制模块，用于通过控制指令控制倾转组件及旋翼，使得可倾转多旋翼无人机在垂直起落状态和平飞状态之间切换。
[0012]可选的，当飞行状态为垂直起落状态时，飞行控制模块，具体用于解析控制指令得到第一倾转控制指令及第一旋翼控制指令；根据第一倾转控制指令控制倾转组件，使得可倾转机翼相对于机身的空间位置保持在第一位置；根据第一旋翼控制指令控制旋翼的转速，使得当前飞行高度值进行调整。
[0013]可选的，当飞行状态为平飞状态时，飞行控制模块，具体用于解析控制指令得到第二倾转控制指令及第二旋翼控制指令；根据第二倾转控制指令控制倾转组件，使得可倾转机翼相对于机身的空间位置保持在第二位置；根据第二旋翼控制指令控制旋翼的转速，使得当前飞行速度值保持不低于状态切换速度阈值。
[0014]可选的，当飞行状态为过渡模态时，飞行控制模块，具体用于解析控制指令得到第三倾转控制指令及第三旋翼控制指令；根据第三倾转控制指令控制倾转组件，使得可倾转机翼相对于机身的空间位置从第一位置变为第二位置，或从第二位置变为第一位置；根据第三旋翼控制指令控制旋翼的转速，使得状态变化过程中的高度值等于状态切换高度阈值。
[0015]综上，本申请包括以下有益技术效果：由于可倾转多旋翼无人机的机翼是可倾转的，旋翼位于可倾转机翼前端，并且可倾转机翼与机身之间设有倾转组件，那么在根据飞行状态数据识别到飞行状态后，可以根据飞行状态生成控制指令，通过控制指令来控制倾转组件，从而改变可倾转机翼相对于机身的空间位置，空间位置处于第一位置和第二位置之间，第一位置为可倾转机翼与机身的水平方向平行，且旋翼的桨叶与机身的垂直方向垂直，第二位置为可倾转机翼与机身的水平方向垂直，且旋翼的桨叶与机身的水平方向垂直。可倾转多旋翼无人机实现在垂直起落状态和平飞状态之间切换过程中，就是第一位置和第二位置之间的改变，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法，其特征在于，应用于可倾转多旋翼无人机，所述可倾转多旋翼无人机包括机身、可倾转机翼、尾翼及旋翼，所述旋翼位于所述可倾转机翼前端，所述可倾转机翼与所述机身之间设有倾转组件，所述飞行控制方法包括：获取飞行状态数据；根据所述飞行状态数据识别飞行状态，所述飞行状态包括垂直起落状态、平飞状态及过渡模态，所述过渡模态为所述垂直起落状态和所述平飞状态的转换过渡状态；根据所述飞行状态生成控制指令，所述控制指令包括倾转控制指令及旋翼控制指令，所述倾转控制指令用于控制所述倾转组件改变所述可倾转机翼相对于所述机身的空间位置，所述旋翼控制指令用于控制所述旋翼的转速，所述空间位置处于第一位置和第二位置之间，所述第一位置为所述可倾转机翼与所述机身的水平方向平行，且所述旋翼的桨叶与所述机身的垂直方向垂直，所述第二位置为所述可倾转机翼与所述机身的水平方向垂直，且所述旋翼的桨叶与所述机身的水平方向垂直；通过所述控制指令控制所述倾转组件及所述旋翼，使得所述可倾转多旋翼无人机在所述垂直起落状态和所述平飞状态之间切换。2.根据权利要求1所述的可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法，其特征在于，所述获取飞行状态数据，包括：当所述可倾转多旋翼无人机执行飞行任务时，通过飞行速度传感器检测得到当前飞行速度值，并通过高度检测仪检测得到当前飞行高度值；根据所述当前飞行速度值及所述当前飞行高度值，得到飞行状态数据。3.根据权利要求2所述的可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法，其特征在于，所述根据所述飞行状态数据识别飞行状态，包括：解析所述飞行状态数据得到当前水平飞行速度值及当前飞行高度值；获取预设的状态切换速度阈值及状态切换高度阈值；判断所述当前飞行高度值是否达到所述状态切换高度阈值；若未达到所述状态切换高度阈值，则确定所述飞行状态为垂直起落状态；若达到所述状态切换高度阈值，则判断所述当前飞行速度值是否低于所述状态切换速度阈值；若不低于所述状态切换速度阈值，则确定所述飞行状态为平飞状态；若低于所述状态切换速度阈值，则确定所述飞行状态为过渡模态。4.根据权利要求3所述的可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法，其特征在于，当所述飞行状态为垂直起落状态时，所述通过所述控制指令控制所述倾转组件及所述旋翼，包括：解析所述控制指令得到第一倾转控制指令及第一旋翼控制指令；根据所述第一倾转控制指令控制所述倾转组件，使得所述可倾转机翼相对于所述机身的所述空间位置保持在所述第一位置；根据所述第一旋翼控制指令控制所述旋翼的转速，使得所述当前飞行高度值进行调整。5.根据权利要求3所述的可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法，其特征在于，当所述飞行状态为平飞状态时，
所述通过所述控制指令控制所述倾转组件及所述旋翼，包括：解析所述控制指令得到第二倾转控制指令及第二旋翼控制指令；根据所述第二倾转控制指令控制所述倾转组件，使得所述可倾转机翼相对于所述机身的所述空间位置保持在所述第二位置；根据所述第二旋翼控制指令控制所述旋翼的转速，使得所述当前飞行速度值保持不低于所述状态切换速度阈值。6.根据权利要求3所述的可倾转多旋翼无人机的飞行控制方法，其特征在于，当所述飞行状态为过渡模态时，所述通过所述控制指令控制所述可倾转...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫斌斌，刘双喜，冯睿哲，张一鹏，陈露，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：