【技术实现步骤摘要】
本专利技术提出一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法。在受到外界风场后，采用本方法的系留无人机主动随风悬停，并利用系留绳的拉力协助对抗风阻力，从而起到预防因对抗风阻力而导致的系留无人机姿态过于倾斜的问题。该方法将系留无人机的姿态角作为输入，通过一个导纳控制器得到系留无人机的期望悬停位置，最后通过底层控制实现系留无人机在新的期望悬停位置悬停，属于飞行器控制领域。
技术介绍
1、近年来，无人机得到了越来越广泛的应用，如农业、物流、运输、巡检等。然而，在一些需要无人机长时间留空悬停的场景，如应急照明、紧急通讯等，常规的多旋翼无人机因为续航时间有限而无法胜任，因此系留无人机得到了使用。
2、系留无人机通过一根系留绳将无人机与地面连接，其结构如图1所示，这条系留绳可以用来从地面供电，或者在无人机与地面之间传递信息，因此系留无人机可以在空中长时间飞行。从这一结构特点可以看出，系留无人机是一种与电缆协同工作的空中机器人。通常情况下，系留无人机被要求在固定点定点悬停，然而在强风环境中，系留无人机的姿态可能过于倾斜以对抗风阻。一方面，系...
【技术保护点】
1.一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于：在步骤一中，建立系留无人机动力学模型；系留无人机在空中受力包含有重力、气动力、系留绳拉力和旋翼推力，得到动力学模型为：
3.根据权利要求2所述的一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于：为无人机的旋翼坐标系到大地坐标系的旋转矩阵，表示为：
4.根据权利要求1所述的一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于：在步骤一中，建立卷线器的动力学模型；卷线器的...
【技术特征摘要】
1.一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于：在步骤一中，建立系留无人机动力学模型；系留无人机在空中受力包含有重力、气动力、系留绳拉力和旋翼推力，得到动力学模型为：
3.根据权利要求2所述的一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于：为无人机的旋翼坐标系到大地坐标系的旋转矩阵，表示为：
4.根据权利要求1所述的一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于：在步骤一中，建立卷线器的动力学模型；卷线器的动力学模型通过系留绳线缆长度、线缆回收速度、卷线器的旋转角速度表示为：
5.根据权利要求1所述的一种基于导纳控制的系留无人机随风悬停控制方法，其特征在于：在步骤二中，控制器整体包含顶层的导纳控制器和底层的位置、姿态控制，分为无人机的控制和卷线器的控制两部分；对于无人机的控制器，首先通过将无人机的姿态r作为导纳控制器的输入，求解风场下系留无人机的期望悬停位置pd；随后将期望悬停位置pd和真实位置p传递给位置控制器得到期望的旋翼推力trd期望的无人机姿态rd；下一步将期望的无人机姿态rd和真实姿态r作为姿态控制器的输入得到期望的旋翼提供的三维力矩τrd；对于卷线器，将系留绳的长度作为控制输入，这一数值在仿真中通过系留无人机的位置p得到，通过卷线器的控制器，得到控制输出...
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