CN108287563A - 一种多旋翼飞行器断桨保护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多旋翼飞行器断桨保护方法及系统，在检测到多旋翼飞行器任一旋翼异常时，通过增大多旋翼飞行器在俯仰和横滚方向的动力限值，而在总的动力一定的情况下，从而可以达到减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值的目的，进而能够暂时稳定住飞机的正常姿态，保证飞行器有足够的时间迫降或者其它控制，避免飞行器的直接坠落，造成本身飞行器的损坏或者造成其他的伤害。
Description
技术领域
本发明涉及多旋翼飞行器，具体涉及的是多旋翼飞行器断桨保护方法及系统。
背景技术
目前，多旋翼飞行器被广泛应用于各个领域，多旋翼无人飞行器可挂载专业的云台、高清摄像设备和应急救援设备，可用于专业航拍、救援，电力巡航、体育直播等领域，具有广阔的市场需求。
现有的多旋翼飞行器的每一个旋翼都有电机驱动以提供动力，当某一个旋翼的电机失效或者旋翼损坏时，飞行器会坠落，从而导致飞机和挂载的昂贵设备损坏，甚至会对人造成伤害。
因此，在多旋翼飞行器失去某一旋翼的动力后，仍然能够继续安全稳定的飞行降落，显得尤为重要。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种在多旋翼飞行器断桨后，仍然能够保持其安全稳定飞行降落的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种多旋翼飞行器断桨保护方法，包括步骤：
在检测到多旋翼飞行器任一旋翼异常时，调整其他正常旋翼的动力输出分配，减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值。
优选地，所述检测到的多旋翼飞行器任一旋翼异常，包括该旋翼的电机失效或者旋翼损坏。
优选地，所述电机失效通过检测多旋翼飞行器任一旋翼飞控电机的PWM波输出量是否异常进行判断，如异常，则判断与该旋翼对应的电机失效。
优选地，所述调整其他正常旋翼的动力输出分配包括，增大多旋翼飞行器在俯仰和横滚方向的动力限值。
优选地，设定多旋翼飞行器用于维持俯仰和横滚方向的动力限值为X，用于偏航方向的动力限值为Y以及用于高度方向的动力限值为Z；
当检测到任一旋翼对应的电机输出值达到设定阈值时，通过增大俯仰和横滚方向的动力限值X，以减小偏航方向的动力限值Y和高度方向的动力限值Z，并保证飞行器飞行姿态的稳定。
另外，本发明的目的在于提供一种在多旋翼飞行器断桨后，仍然能够保持其安全稳定飞行降落的系统，其中该系统包括：
一动力故障检测模块，用于检测多旋翼飞行器的旋翼机构动力是否出现异常，并输出异常信号；
一断桨保护控制调整模块，用于在获取对应旋翼机构的异常信号后，调整其他正常旋翼的动力输出分配，以减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值。
优选地，所述断桨保护控制调整模块，用于在获取对应旋翼机构的异常信号后，增大其他正常旋翼在俯仰和横滚方向的动力限值，以减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值。
优选地，所述断桨保护控制调整模块还用于在检测到任一旋翼对应的电机输出值达到设定阈值时，增大俯仰和横滚方向的动力限值，以减小偏航方向的动力限值和高度方向的动力限值。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明在检测到多旋翼飞行器任一旋翼异常时，通过增大多旋翼飞行器在俯仰和横滚方向的动力限值，而在总的动力一定的情况下，从而可以达到减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值的目的，进而能够暂时稳定住飞机的正常姿态，保证飞行器有足够的时间迫降或者其它控制，避免飞行器的直接坠落，造成本身飞行器的损坏或者造成其他的伤害。
附图说明
图1是本发明多旋翼飞行器的断桨保护控制方法的流程图；
图2是本发明多旋翼飞行器的断桨保护的模块示意图；
图3是本发明多旋翼飞行器的断桨保护具体实施案例存储数据图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对目前多旋翼飞行器旋翼出现断桨时，对应断桨旋翼的电机出现失效或者旋翼损坏，出现飞行器会坠落而导致飞机和挂载的昂贵设备损坏的问题，本发明提出了一种该在多旋翼飞行器断桨后，仍然能够保持其安全稳定飞行降落的方法及系统。
请参阅图1所示，图1是本发明多旋翼飞行器的断桨保护控制方法的流程图。
本发明多旋翼飞行器断桨保护方法，包括步骤：
首先，检测多旋翼飞行器的任一旋翼是否异常；
其中此处所指的异常包括某一个旋翼的电机失效或者旋翼损坏。
比如，本实施例中多旋翼飞行器可以是六旋翼飞行器或八旋翼飞行器等，而每一旋翼机构的电机都是通过电调发送的PWM波来驱动电机转动的，而电调的PWM波是通过飞控控制系统发送，检测飞控电机的PWM波输出量是否出现异常，而当其异常时，则可认为该旋翼对应的电机失效。
其次，如果检测到多旋翼飞行器的任一旋翼异常，则会调整其他正常旋翼的动力输出分配，减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值。
其中，调整其他正常旋翼的动力输出分配包括，增大多旋翼飞行器在俯仰和横滚方向的动力限值。
根据多旋翼飞行器飞行时，总的动力是一定的原则，设定多旋翼飞行器用于维持俯仰和横滚方向的动力限值为X，用于偏航方向的动力限值为Y以及用于高度方向的动力限值为Z。
当检测到任一旋翼对应的电机输出值达到设定阈值时，通过增大俯仰和横滚方向的动力限值X，对应就会减小偏航方向的动力限值Y和高度方向的动力限值Z，而对应在偏航和高度方向上的动力输出减少，就意味着多旋翼飞行器偏航的幅度和飞行的高度就逐渐减小，对应地，可以对多旋翼飞行器的飞行高度和偏航情况进行有效控制，并能够通过逐步减小的方式，保证飞行器飞行姿态的稳定，实现飞行器逐步稳定和降落，从而达到保护多旋翼飞行器及挂载设备不受损坏的目的。
请参阅图2所示，图2是本发明多旋翼飞行器的断桨保护的模块示意图。
相应地，与本发明所述方法对应地系统包括有动力故障检测模块和断桨保护控制调整模块。
其中，动力故障检测模块用于检测多旋翼飞行器的旋翼机构动力是否出现异常，并输出异常信号；而断桨保护控制调整模块相当于多旋翼飞行器的MCU，其用于在获取对应旋翼机构的异常信号后，调整其他正常旋翼的动力输出分配，以减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值。
进一步地，断桨保护控制调整模块用于在多旋翼飞行器增大飞行器在俯仰和横滚方向的动力限值，减小多旋翼飞行器其它动力在高度和偏航方向的输出动力限值。例如，飞行器用于维持俯仰和横滚方向的动力限值为X，而用于偏航方向的动力限值为Y，用于高度方向的动力限值为Z，当检测到某个电机输出值达到设定阈值，为了维持飞机的平衡，需要增大姿态的动力余量，而总的动力是一定的，此时需要减小偏航和高度方向的动力限值。即增大X的值，减小Y和Z的值，能够保证姿态的稳定，因为即使偏航方向的动力不够，飞机也只是发生旋转，而不会影响正常的飞行安全；而在高度方向的限值减小，如果姿态的能够平衡，高度减小后的限值能够维持目标高度，飞机仍能够正常飞行，如果不能，飞机会在稳定姿态的基础上，缓慢下降。
需要说明的是，本系统通过断桨保护控制调整模块在旋翼机构动力出现异常时，对动力输出的分配，能够暂时稳定多旋翼飞行器的正常姿态，以保证飞行器有足够的时间迫降或者其它控制，从而避免飞行器的直接坠落，以达到控制多旋翼飞行器降落至地面进行故障检查的目的，有效避免了飞行器的损坏或者造成人员受伤的问题。
请参阅图3所示，图3是本发明多旋翼飞行器的断桨保护具体实施案例存储数据图。在本实施例中，数据记录了整个调节过程。
其中记录了在位置定点悬停下，关闭电机1的输出，记录的实验数据。
由数据分析得到，当断桨瞬间，对于PITCH和ROLL的输出需要较大的值。如图所示，瞬间PITCH方向需要320的调节量，ROLL方向需要220的调节量，由于PID上限的限制，所以需要快速的将PID上限放开到需要量的更高值。而此时的偏航控制量(70线)和高度控制量(67线)都会动态的有减小，当姿态调整量足够的情况下，会动态的回升来提供偏航和高度的控制。通过这种方式，可以保证飞机在断桨情况下，仍然保证了飞机姿态的稳定，飞机能够正常的飞行或者迫降。
综上所述，本发明利用现有的动力系统，通过断桨保护控制调整模块(MCU)控制单元启动断桨保护功能，能够暂时稳定住飞机的正常姿态，保证飞行器有足够的时间迫降或者其它控制，避免飞行器的直接坠落。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多旋翼飞行器断桨保护方法，其特征在于，包括步骤：
在检测到多旋翼飞行器任一旋翼异常时，调整其他正常旋翼的动力输出分配，减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值。
2.如权利要求1所述的多旋翼飞行器断桨保护方法，其特征在于，所述检测到的多旋翼飞行器任一旋翼异常，包括该旋翼的电机失效或者旋翼损坏。
3.如权利要求2所述的多旋翼飞行器断桨保护方法，其特征在于，所述电机失效通过检测多旋翼飞行器任一旋翼飞控电机的PWM波输出量是否异常进行判断，如异常，则判断与该旋翼对应的电机失效。
4.如权利要求3所述的多旋翼飞行器断桨保护方法，其特征在于，所述调整其他正常旋翼的动力输出分配包括，增大多旋翼飞行器在俯仰和横滚方向的动力限值。
5.如权利要求4所述的多旋翼飞行器断桨保护方法，其特征在于，
设定多旋翼飞行器用于维持俯仰和横滚方向的动力限值为X，用于偏航方向的动力限值为Y以及用于高度方向的动力限值为Z；
当检测到任一旋翼对应的电机输出值达到设定阈值时，通过增大俯仰和横滚方向的动力限值X，以减小偏航方向的动力限值Y和高度方向的动力限值Z，并保证飞行器飞行姿态的稳定。
6.一种多旋翼飞行器断桨保护系统，其特征在于，包括：
一动力故障检测模块，用于检测多旋翼飞行器的旋翼机构动力是否出现异常，并输出异常信号；
一断桨保护控制调整模块，用于在获取对应旋翼机构的异常信号后，调整其他正常旋翼的动力输出分配，以减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值。
7.如权利要求6所述的多旋翼飞行器断桨保护系统，其特征在于，所述断桨保护控制调整模块，用于在获取对应旋翼机构的异常信号后，增大其他正常旋翼在俯仰和横滚方向的动力限值，以减小其他正常旋翼在飞行高度和飞行偏航方向的输出动力限值。
8.如权利要求6所述的多旋翼飞行器断桨保护系统，其特征在于，所述断桨保护控制调整模块还用于在检测到任一旋翼对应的电机输出值达到设定阈值时，增大俯仰和横滚方向的动力限值，以减小偏航方向的动力限值和高度方向的动力限值。
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