固定翼垂直起降飞行器及其自动控制方法技术

本发明专利技术提供一种固定翼垂直起降飞行器及其自动控制方法。固定翼垂直起降飞行器包括机身、定翼机构、旋翼机构以及控制器。定翼机构设置在机身上。旋翼机构设置在机身上及定翼机构的至少其中之一上。控制器电性连接旋翼机构。当固定翼垂直起降飞行器操作在飞行模式时，控制器驱动旋翼机构，并且固定翼垂直起降飞行器通过定翼机构以及旋翼机构来进行飞行操作。因此，本发明专利技术的固定翼垂直起降飞行器及其自动控制方法可实现稳定的飞行操作。制方法可实现稳定的飞行操作。制方法可实现稳定的飞行操作。

【技术实现步骤摘要】
固定翼垂直起降飞行器及其自动控制方法


[0001]本专利技术涉及一种飞行器，尤其涉及一种固定翼垂直起降飞行器及其自动控制方法。

技术介绍

[0002]无人机的设计多以定翼式飞行器或旋翼式飞行器的架构来实现。然而，定翼式飞行器及旋翼式飞行器在飞行过程中皆具有稳定性不足的情况。特别是，当无人机操作在强风的情境下，定翼式飞行器及旋翼式飞行器皆容易受到强风影响，而造成飞行状态不稳定的情况。并且，目前混合有定翼机构及旋翼机构的无人机设计，无人机仅是通过旋翼机构来进行垂直起降操作，且在飞行过程中无人机仅通过定翼机构来进行飞行操作。因此，传统的无人机在飞行过程中皆容易受强风影响而具有稳定性不足的情况。有鉴于此，以下将提出无人机可同步应用旋翼机构以及定翼机构来进行飞行操作的特别的自动控制系统设计以及架构。

技术实现思路

[0003]本专利技术是针对一种固定翼垂直起降飞行器及其自动控制方法，可进行稳定的飞行操作。
[0004]根据本专利技术的实施例，本专利技术的固定翼垂直起降飞行器。包括机身、定翼机构、旋翼机构以及控制器。定翼机构设置在机身上。旋翼机构设置在机身上及定翼机构的至少其中之一上。控制器电性连接旋翼机构。当固定翼垂直起降飞行器操作在飞行模式时，控制器驱动旋翼机构，并且固定翼垂直起降飞行器通过定翼机构以及旋翼机构来进行飞行操作。
[0005]根据本专利技术的实施例，本专利技术的固定翼垂直起降飞行器的自动控制方法包括以下步骤：当固定翼垂直起降飞行器操作在飞行模式时，通过控制器驱动旋翼机构，以使固定翼垂直起降飞行器通过定翼机构以及旋翼机构来进行飞行操作。
[0006]基于上述，本专利技术的固定翼垂直起降飞行器及其自动控制方法可当固定翼垂直起降飞行器操作在飞行模式时，可同时通过定翼机构以及旋翼机构来提供移动动能以及提供旋转动能，以使固定翼垂直起降飞行器可进行稳定的飞行操作。
[0007]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0008]图1是本专利技术的一实施例的固定翼垂直起降飞行器的电路示意图；
[0009]图2是本专利技术的一实施例的固定翼垂直起降飞行器的设备示意图；
[0010]图3是本专利技术的一实施例的自动控制方法的流程图；
[0011]图4是本专利技术的一实施例的自动控制系统架构的示意图；
[0012]图5是本专利技术的一实施例的姿态控制模块的示意图。
[0013]附图标记说明
[0014]100:固定翼垂直起降飞行器；
[0015]110:控制器；
[0016]120:直流马达驱动器；
[0017]130:旋翼机构；
[0018]131～135:旋翼；
[0019]140:感测模块；
[0020]150:机身；
[0021]160:定翼机构；
[0022]401、404:控制指令；
[0023]402:目标位置信息；
[0024]403:目标姿态信息；
[0025]405:动态响应信号；
[0026]406:第一信号；
[0027]407:第二信号；
[0028]408:第三信号；
[0029]409_1:定位信息；
[0030]409_2:速度信息；
[0031]410:当前位置信息；
[0032]411_1:当前角度信息；
[0033]411_2:当前角速度信息；
[0034]412:目标角速度信息；
[0035]520:位置控制模块；
[0036]530:姿态控制模块；
[0037]531:角度控制器；
[0038]532:角速度控制器；
[0039]540:动态响应模块；
[0040]550:感测及滤波模块；
[0041]560:姿态估计模块；
[0042]570:位置估计模块；
[0043]580:定位及速度估计模块；
[0044]x、y、z:轴向；
[0045]S310～S340:步骤。
具体实施方式
[0046]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
[0047]图1是本专利技术的一实施例的固定翼垂直起降飞行器的电路示意图。参考图1，固定翼垂直起降飞行器100包括控制器110、直流马达驱动器120、旋翼机构130以及感测模块
140。控制器110电性连接直流马达驱动器120以及感测模块140。直流马达驱动器120电性连接旋翼机构130。在本实施例中，当固定翼垂直起降飞行器100操作在飞行模式时，控制器110可控制指令来操作直流马达驱动器120驱动旋翼机构130，以使固定翼垂直起降飞行器100可通过定翼机构以及旋翼机构130来进行飞行操作。在本实施例中，固定翼垂直起降飞行器100可为无人机。
[0048]在本实施例中，控制器110可包括具有可执行相关自动控制处理与数据运算功能的中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程序化逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)、其他类似控制装置或这些装置的结合。在本实施例中，控制器110还可包括存储器(Memory)，并且存储器可用于存储相关自动控制处理程序及飞行控制程序等飞行相关数据，以供控制器110存取并执行。
[0049]在本实施例中，感测模块140可例如包括陀螺仪(Gyroscope)和/或加速度计(Accelerometer)，但本专利技术并不限于此。感测模块140可用于提供定位信息、速度信息、当前位置信息以及当前姿态信息的至少其中之一至控制器110，以使控制器110可自适应性地控制固定翼垂直起降飞行器100的机身的姿态以及飞行状态，以使固定翼垂直起降飞行器100可进行稳定的飞行操作。
[0050]图2是本专利技术的一实施例的固定翼垂直起降飞行器的设备示意图。参考图1及图2，本实施例的固定翼垂直起降飞行器100还包括机身150以及定翼机构160。在本实施例中，定翼机构160设置在机身150的两侧上。旋翼机构130包括旋翼131～135。并且旋翼131～134设置在机身150上，并且旋翼135设置在定翼机构160上。然而，本专利技术的固定翼垂直起降飞行器100的结构并不限于此。在本专利技术的另一些实施例中，旋翼机构130可包括至少两个旋翼，并且所述至少两个旋翼分别用于朝第一方向提供升力以及朝第二方向提供推力，其中第一方向不同于第二方向。第一方向可例如是垂直方向，并且第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，包括：机身；定翼机构，设置在所述机身上；旋翼机构，设置在所述机身上以及所述定翼机构的至少其中之一上；以及控制器，电性连接所述旋翼机构，其中当所述固定翼垂直起降飞行器操作在飞行模式时，所述控制器驱动所述旋翼机构，并且所述固定翼垂直起降飞行器通过所述定翼机构以及所述旋翼机构来进行飞行操作。2.根据权利要求1所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述控制器执行位置控制模块以及姿态控制模块，以控制所述固定翼垂直起降飞行器在所述飞行操作的过程中的移动动能以及旋转动能。3.根据权利要求2所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述控制器将目标位置信息输入至所述位置控制模块，以使所述位置控制模块依据所述目标位置信息来产生目标姿态信息，并且所述控制器将所述目标姿态信息输入至所述姿态控制模块，以使所述姿态控制模块依据所述目标姿态信息来产生控制指令，其中所述控制器依据所述控制指令来驱动所述旋翼机构。4.根据权利要求3所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述控制器还执行动态响应模块、感测及滤波模块、定位及速度估计模块以及导航模块，其中所述动态响应模块依据所述控制指令输出动态响应信号至所述感测及滤波模块，并且所述感测及滤波模块依据所述动态响应信号来输出第一信号至所述定位及速度估计模块，其中所述定位及速度估计模块依据所述第一信号输出定位信息以及速度信息至所述导航模块，并且所述导航模块依据所述定位信息以及所述速度信息来产生所述目标位置信息。5.根据权利要求4所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述控制器还执行位置估计模块，并且所述感测及滤波模块依据所述动态响应信号来输出第二信号至所述位置估计模块，其中所述位置估计模块依据所述第二信号来产生当前位置信息至所述位置控制模块，并且所述位置控制模块依据所述当前位置信息以及所述目标位置信息来产生所述目标姿态信息。6.根据权利要求4所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述控制器还执行姿态估计模块，并且所述感测及滤波模块依据所述动态响应信号来输出第三信号至所述姿态估计模块，其中所述姿态估计模块依据所述第三信号来产生当前姿态信息以及当前角速度信息至所述姿态控制模块，并且所述姿态控制模块依据所述当前姿态信息、所述当前角速度信息以及所述目标姿态信息来产生所述控制指令。7.根据权利要求6所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述姿态控制模块包括角度控制器以及角速度控制器，其中所述角度控制器依据所述目标姿态信息以及当前角度信息来产生目标角速度信
息至所述角速度控制器，并且所述角速度控制器依据所述目标角速度信息以及所述当前角速度信息来产生所述控制指令。8.根据权利要求4所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述动态响应模块依据所述旋翼机构的驱动结果来输出所述动态响应信号。9.根据权利要求3所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，还包括：直流马达驱动器，电性连接所述控制器，其中所述控制器依据所述控制指令来操作所述直流马达驱动器驱动所述旋翼机构。10.根据权利要求1所述的固定翼垂直起降飞行器，其特征在于，所述旋翼机构包括至少两个旋翼，并且所述至少两个旋翼分别用于朝第一方向提供升力以及朝第二方向提供推力。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光勋，许昭杰，戴圣儒，
申请(专利权)人：财团法人金属工业研究发展中心，
类型：发明
国别省市：