一种扑翼飞行器的矢量场控制方法及系统技术方案

技术编号:43152059 阅读:31 留言:0更新日期:2024-10-29 17:52
本发明专利技术提供一种扑翼飞行器的矢量场控制方法及系统,涉及仿生扑翼飞行器技术领域。所述方法包括:采集扑翼飞行器的位置和姿态信息;基于所述位置和姿态信息,将三维空间的轨迹跟踪控制分解为两个部分:z轴高度轨迹跟踪控制和xy二维平面轨迹跟踪控制。对于高度轨迹跟踪,将采集的高度与期望高度的差值输入PID控制器,得到电机PWM值;对于二维平面轨迹跟踪,将目标路径拆分为多个直线段和圆弧的组合轨迹,不同轨迹分别进行矢量场计算,将采集的航向角与期望航向角的差值输入PID控制器,得到舵机PWM值。本发明专利技术还提供了一种轨迹切换方法,使得各段轨迹能够在全域范围内以较高的精度进行切换,从而实现精度较高的轨迹跟踪效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿生扑翼飞行器,特别是指一种扑翼飞行器的矢量场控制方法及系统


技术介绍

1、仿生扑翼飞行器是一种通过模仿自然界中的鸟类昆虫等扑动翅翼产生升推力进行飞行的仿生飞行器。在大自然的长期演化过程中,众多飞行生物均进化出了扑动翅翼的飞行方式,并且许多的飞行生物都有着很高的飞行效率,因此扑翼飞行器相比旋翼和固定翼所具有的独特优势。不仅如此,扑翼飞行器由于其仿生性使得其在军事侦察等方面具有十分广阔的应用前景。

2、然而,由于扑翼飞行器飞行机理复杂,且难以设计和制造等因素,导致现阶段扑翼飞行器发展较慢,还处于一个起步阶段。目前对于一些其他飞行器上常见的任务例如轨迹跟踪等已经有了成熟的解决方案,而在扑翼飞行器上这些任务还缺乏成熟有效的控制策略。


技术实现思路

1、针对上述问题,本专利技术的目的在于提供一种扑翼飞行器的矢量场控制方法及系统,以实现对于扑翼飞行器精度较高的轨迹跟踪效果。

2、为解决上述技术问题,本专利技术提供如下技术方案:

3、一方面,提供了一种扑翼飞行器的矢量场本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,所述扑翼飞行器为X翼扑翼飞行器,包括翅翼、减速齿轮组、有刷电机、机身主杆、有刷电调、飞控板、转向舵机、尾舵板、尾翼;

3.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,所述采集扑翼飞行器的位置和姿态信息,具体包括:

4.根据权利要求3所述的扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,所述扑翼飞行器上设置有多个标记点,所述动作捕捉软件对拍摄到的图像进行处理,首先解算出标记点的位置,然后根据预先标定的扑翼飞行器刚体数据解...

【技术特征摘要】

1.一种扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,所述扑翼飞行器为x翼扑翼飞行器,包括翅翼、减速齿轮组、有刷电机、机身主杆、有刷电调、飞控板、转向舵机、尾舵板、尾翼;

3.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,所述采集扑翼飞行器的位置和姿态信息,具体包括:

4.根据权利要求3所述的扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,所述扑翼飞行器上设置有多个标记点,所述动作捕捉软件对拍摄到的图像进行处理,首先解算出标记点的位置,然后根据预先标定的扑翼飞行器刚体数据解算出扑翼飞行器的位置和姿态信息。

5.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的矢量场控制方法,其特征在于,对于单个直线段或圆弧轨迹,定义航向角ψ为扑翼飞行器速度方向与x轴正方向之间的夹角,扑翼飞行器与目标轨迹的最近点的距离为横向误差,当扑翼飞行器在最近点切向量的逆时针方向时横向误差为负,在最近点切向量的顺时针方向时横向误差为正,扑翼飞行器在目标轨迹最近点的切向量方向为轨迹切向角度γ,定义期望航向角ψd为:

6....

【专利技术属性】
技术研发人员:黄海丰牛涛黄志航贺威付强张爽何修宇吴晓阳张冬浩覃京燕李擎
申请(专利权)人:北京科技大学
类型:发明
国别省市:

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