无人机控制方法、电子设备技术

本发明专利技术公开了一种无人机控制方法、电子设备，方法包括：响应于任务执行指令，确定目标工作模式；若目标工作模式为整机模式，则控制多个无人机模块处于重构状态，且重构为目标飞行构型，并获取目标飞行构型的第一飞行参数，根据第一飞行参数对目标飞行构型中的各无人机模块分别进行控制；若目标工作模式为分机模式，则控制多个无人机模块处于分解状态，并获取各无人机模块的第二飞行参数，根据第二飞行参数对相应的无人机模块进行控制。该方法不仅可实现对多个无人机模块的单独控制，也可实现将多个无人机模块作为一个整体进行控制，进而可实现构型的自动搭建、变换、分解等任务，以及实现对构型的稳定控制。实现对构型的稳定控制。实现对构型的稳定控制。

【技术实现步骤摘要】
无人机控制方法、电子设备


[0001]本专利技术涉及飞行器
，尤其涉及一种无人机控制方法、电子设备。

技术介绍

[0002]针对模块化无人机，其可进行重构形成不同的构型。在确定构型后，一般是人为对飞行器进行构型搭建、构型变换、构型分解等，自动化程度低。并且，构型搭建完成后，在进行控制时，一般仍是对各模块单独进行控制，有可能造成构型不稳定。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种无人机控制方法、电子设备，以实现构型的自动搭建、变换、分解等任务，以及实现对构型的稳定控制。
[0004]为达到上述目的，本专利技术第一方面的实施例提出了一种无人机控制方法，所述方法包括：响应于任务执行指令，确定目标工作模式；若所述目标工作模式为整机模式，则控制多个无人机模块处于重构状态，且重构为目标飞行构型，并获取所述目标飞行构型的第一飞行参数，根据所述第一飞行参数对所述目标飞行构型中的各所述无人机模块分别进行控制；若所述目标工作模式为分机模式，则控制多个所述无人机模块处于分解状态，并获取各所述无人机模块的第二飞行参数，根据所述第二飞行参数对相应的无人机模块进行控制。
[0005]另外，本专利技术上述实施例的无人机控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0006]根据本专利技术的一个实施例，所述第一飞行参数包括所述目标飞行构型的实际坐标位置、实际线速度、实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态和实际角速度，所述根据所述第一飞行参数对所述目标飞行构型中的各所述无人机模块分别进行控制，包括：根据所述目标飞行构型的实际坐标位置、实际线速度、实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态和实际角速度，生成推力分配矩阵；根据所述推力分配矩阵对所述目标飞行构型中的各所述无人机模块分别进行控制。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，所述根据所述目标飞行构型的实际坐标位置、实际线速度、实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态和实际角速度，生成推力分配矩阵，包括：分别计算所述目标飞行构型的实际坐标位置与第一目标坐标位置之间的第一差值，所述目标飞行构型的实际线速度与第一目标线速度之间的第二差值，并根据所述目标飞行构型的实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态与第一目标滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态计算第三差值，根据所述目标飞行构型的实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态、实际角速度、所述第一目标滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态与第一目标角速度计算第四差值；根据所述第一差值和所述第二差值进行PID控制，得到平移分配矩阵，并根据所述第三差值和所述第四差值进行PID控制，得到旋转分配矩阵；根据所述平移分配矩阵和所述旋转分配矩阵得到所述推力分配矩阵。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述平移分配矩阵、所述旋转分配矩阵分别通过下式表示：
[0009][0010][0011]其中，u
X
、u
Ω
分别表示所述平移分配矩阵、所述旋转分配矩阵，分别表示目标线性加速度、目标角加速度，K
X1
,K
X2
,K
X3
分别表示所述目标飞行构型的平移维度PID控制的比例系数、积分系数、微分系数，K
Ω1
,K
Ω2
,K
Ω3
分别表示所述目标飞行构型的旋转维度PID控制的比例系数、积分系数、微分系数，t表示时间；表示所述第一差值，分别表示所述第一目标坐标位置、所述目标飞行构型的实际坐标位置；表示所述第二差值，分别表示所述第一目标线速度、所述目标飞行构型的实际线速度；表示所述第三差值，表示所述第四差值，分别表示所述目标飞行构型的实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态、实际角速度、所述第一目标滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态、所述第一目标角速度，R(
·
),[
·
]∨
分别表示从欧拉角到标准旋转矩阵的转换、所述目标飞行构型的总转动惯量到的映射。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述第二飞行参数包括所述无人机模块的实际倾斜角和实际扭转角，根据所述第二飞行参数对所述无人机模块进行控制，包括：分别计算所述无人机模块的实际倾斜角与目标倾斜角之间的第五差值，所述无人机模块的实际扭转角与目标扭转角之间的第六差值；根据所述第五差值进行PID控制得到倾斜控制量，并根据所述第六差值进行PID控制得到扭转控制量；根据所述倾斜控制量和所述扭转控制量生成控制扭矩，并根据所述控制扭矩对所述无人机模块进行控制。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述倾斜控制量、所述扭转控制量分别通过下式表示：
[0014][0015][0016]其中，分别表示第i个无人机模块的倾斜控制量、扭转控制量，k
α1
,k
α2
,k
α3
分别表示第i个无人机模块的倾斜维度PID控制的比例系数、积分系数、微分系数，k
β1
,k
β2
,k
β3
分别表示第i个无人机模块的扭转维度PID控制的比例系数、积分系数、微分系数，表示所述第五差值，分别表示第i个无人机模块的实际倾斜角和目标倾斜角；表示所述第六差值，分别表示第i个无人机模块的实际扭转角和目标扭转角，t表示时间。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述控制扭矩通过下式表示：
[0018][0019][0020][0021]其中，分别表示第i个无人机模块在x、y、z方向的控制扭矩，分别表示第i个无人机模块在x、y、z方向的转动惯量。
[0022]根据本专利技术的一个实施例，所述目标飞行构型通过如下方式得到：获取各所述无人机模块的质量、转动惯量，其中，所述无人机模块具有多个对接面；根据所述无人机模块的数量，初始化无人机阵型结构类别和迭代参数，其中，所述迭代参数包括无人机阵型结构类别数量、最大迭代次数、第一数量限值、第二数量限值、变形概率和收敛次数；针对初始无人机阵型结构类别中的每个无人机阵型结构，根据该无人机阵型结构中各所述无人机模块的质量、转动惯量和对接面的连接情况，计算该无人机阵型结构的性能得分；在每个迭代周期，从当前无人机阵型结构类别中选择性能得分较大的前所述第一数量限值个无人机阵型结构，记为竞争无人机阵型结构，并针对每个所述竞争无人机阵型结构，根据所述变形概率对该竞争无人机阵型结构进行变形操作，得到所述第二数量限值个变形无人机阵型结构；计算各所述变形无人机阵型结构的性能得分，并利用所述变形无人机阵型结构更新所述当前无人机阵型结构类别，以进行下一周期的迭代，直至满足迭代终止条件，其中，所述迭代终止条件根据所述最大迭代次数和所述收敛次数得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机控制方法，其特征在于，所述方法包括：响应于任务执行指令，确定目标工作模式；若所述目标工作模式为整机模式，则控制多个无人机模块处于重构状态，且重构为目标飞行构型，并获取所述目标飞行构型的第一飞行参数，根据所述第一飞行参数对所述目标飞行构型中的各所述无人机模块分别进行控制；若所述目标工作模式为分机模式，则控制多个所述无人机模块处于分解状态，并获取各所述无人机模块的第二飞行参数，根据所述第二飞行参数对相应的无人机模块进行控制。2.根据权利要求1所述的无人机控制方法，其特征在于，所述第一飞行参数包括所述目标飞行构型的实际坐标位置、实际线速度、实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态和实际角速度，所述根据所述第一飞行参数对所述目标飞行构型中的各所述无人机模块分别进行控制，包括：根据所述目标飞行构型的实际坐标位置、实际线速度、实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态和实际角速度，生成推力分配矩阵；根据所述推力分配矩阵对所述目标飞行构型中的各所述无人机模块分别进行控制。3.根据权利要求2所述的无人机控制方法，其特征在于，所述根据所述目标飞行构型的实际坐标位置、实际线速度、实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态和实际角速度，生成推力分配矩阵，包括：分别计算所述目标飞行构型的实际坐标位置与第一目标坐标位置之间的第一差值，所述目标飞行构型的实际线速度与第一目标线速度之间的第二差值，并根据所述目标飞行构型的实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态与第一目标滚转
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俯仰
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偏航姿态计算第三差值，根据所述目标飞行构型的实际滚转
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俯仰
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偏航姿态、实际角速度、所述第一目标滚转
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俯仰
‑
偏航姿态与第一目标角速度计算第四差值；根据所述第一差值和所述第二差值进行PID控制，得到平移分配矩阵，并根据所述第三差值和所述第四差值进行PID控制，得到旋转分配矩阵；根据所述平移分配矩阵和所述旋转分配矩阵得到所述推力分配矩阵。4.根据权利要求3所述的无人机控制方法，其特征在于，所述平移分配矩阵、所述旋转分配矩阵分别通过下式表示：分配矩阵分别通过下式表示：其中，u
X
、u
Ω
分别表示所述平移分配矩阵、所述旋转分配矩阵，分别表示目标线性加速度、目标角加速度，K
X1
,K
X2
,K
X3
分别表示所述目标飞行构型的平移维度PID控制的比例系数、积分系数、微分系数，K
Ω1
,K
Ω2
,K
Ω3
分别表示所述目标飞行构型的旋转维度PID控制的比例系数、积分系数、微分系数，t表示时间；表示所述第一差值，X
S
分别表示所述第一目标坐标位置、所述目标飞行构型的实际坐标位置；表示所述第二差值，分别表示所述第一目标线速度、所述目标飞行构型的实际线速度；表示所述第三差值，表
示所述第四差值，Θ
S
,Ω
S
,分别表示所述目标飞行构型的实际滚转
‑
俯仰
‑
偏航姿态、实际角速度、所述第一目标滚转
‑
俯仰
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏垚，王濛，刘航欣，
申请(专利权)人：北京通用人工智能研究院，
类型：发明
国别省市：