CN111746788B - 飞行器控制方法、装置、飞行器和计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提出一种飞行器控制方法、装置、飞行器和计算机可读存储介质，涉及飞行器技术领域。其中，上述飞行器控制方法包括：在多个所述旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵；将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量；依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼。通过对目标旋翼的桨距的调整，使飞行器能够更快速地保持平衡，进一步提高飞行器的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，具体而言，涉及一种飞行器控制方法、装置、飞行器和计算机可读存储介质。
背景技术
多旋翼飞行器是一种具有多个动力输出轴的飞行器。正常状态的多旋翼飞行器在飞行过程中平稳、安全，因此，被广泛应用于各个领域。然而，多旋翼飞行器在飞行过程中，任意旋翼出现故障，都可能造成飞行器失控，甚至造成坠机等重大事故。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种飞行器控制方法、装置、飞行器和计算机可读存储介质。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，实施例提供一种飞行器控制方法，应用于包括多旋翼的飞行器；所述飞行器控制方法包括：
在多个所述旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵；
将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量；
依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼。
第二方面，实施例提供一种飞行器控制装置，应用于包括多旋翼的飞行器；所述飞行器控制装置包括：
获取模块，用于在多个所述旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵；
计算模块，用于将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量；
控制模块，用于依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼。
第三方面，实施例提供一种飞行器，所述飞行器包括多个旋翼及飞行控制器；所述旋翼包括旋转电机及变距拉杆；所述飞行控制器分别与各个所述旋翼的所述旋转电机及变距拉杆电性连接；
所述飞行控制器，用于在多个所述旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵；
所述飞行控制器，还用于将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量；
所述飞行控制器，还用于依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的变距拉杆的工作状态，以使所述飞行器的飞行姿态恢复正常；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼。
第四方面，实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述实施方式中任一项所述的方法。
本发明实施例提供的飞行器控制方法通过在多个旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵，将检测到的飞行姿态参数输入匹配的旋翼控制矩阵，得到输出控制量。利用旋翼控制矩阵将动力分配可控旋翼，避免不必要地给失控旋翼分配动力，确保飞行器的平稳。依据输出控制量，调整可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距。也即通过对目标旋翼的桨距的调整，配合对旋转电机的工作状态的调整，使飞行器能够更快速地保持平衡，进一步提高飞行器的安全性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了相关技术中共轴反桨结构示意图。
图2示出了相关技术中机臂可调节结构示意图。
图3示出了本发明实施例提供的飞行器的电路模块连接示意图。
图4示出了本发明实施例提供的飞行器的旋翼的结构示意图。
图5示出了本发明实施例提供的旋翼的桨距调节的示意图。
图6示出了图3中飞行控制器的示意图。
图7示出了本发明实施例提供的飞行器控制方法的步骤流程图之一。
图8示出了一种四旋翼飞行器的示意图。
图9示出了本发明实施例中八旋翼飞行器出现至少两个失控旋翼时所对应的目标旋翼的示例图。
图10示出了本发明实施例提供的飞行器控制方法的步骤流程图之二。
图11示出了本发明实施例提供的飞行器控制装置的功能模块示意图。
图标：10-飞行器；100-飞行控制器；110-存储器；120-处理芯片；130-通信模块；200-旋翼；201-旋转电机；202-变距拉杆；203-动力输出轴；204-螺旋桨；2041-桨叶；300-飞行器控制装置；301-获取模块；302-计算模块；303-控制模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
多旋翼飞行器在飞行过程中，任意旋翼出现故障都会影响多旋翼飞行器的飞行安全。为了解决上述问题，相关技术中通常采用以下几种方案进行处理：
相关技术方案1：每个旋翼都采用共轴反桨结构。如图1所示，飞行器的每个动力输出轴的两端分别安装旋转方向相反的两个螺旋桨(即一个正桨，一个反桨)。同时每个螺旋桨具有独立的动力来源。以四旋翼的飞行器为例，则该飞行器具有八个螺旋桨。如此，当飞行器的一个或多个非共轴螺旋桨出现故障时，可以通过调整其余螺旋桨的输出大小达到飞行器姿态的稳定，从而避免飞行器坠毁。
相关技术方案2：无人机采用可调整机臂位置的结构。如图2所示，飞行器的四个机臂均可以实现在机体平面内左右运动。当飞行器的一个螺旋桨出现故障时，可以通过调整其余机臂的位置，将其余三个螺旋桨的升力中心调整至飞行器中心附近。并通过调整其余旋翼的输出大小达到飞行器姿态的稳定，从而避免飞行器坠毁。
然而，相关技术方案1中每个动力输出轴上安装双份的螺旋桨，并配置双份的动力，必然会增加成本。此外，当共轴的螺旋桨出现故障时，该方法仍然无法稳定控制飞行器姿态。相关技术方案2实现机臂的位置调整事实上也会增加飞行器成本，还会增加飞行器的重量，不利于飞行作业。此外，机臂位置的调整速度难以满足多旋翼飞行器的姿态控制需要。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种飞行器控制方法、装置、飞行器和计算机可读存储介质。
请参照图3，图3示出了飞行器10的方框示意图。上述飞行器10包括多个旋翼200及飞行控制器100。上述飞行控制器100分别与多个旋翼200电性连接，上述飞行控制器100可以分别对各个旋翼200进行控制。可选地，至少具有四个旋翼200。
在一些实施例中，上述旋翼200包括旋转电机201及变距拉杆202。上述飞行控制器100分别与各个旋翼200的旋转电机201及变距拉杆202电性连接，以便于控制各个旋翼200的旋转电机201和/或变距拉杆202的工作状态。
如图4所示，上述旋翼200还包括螺旋桨204及动力输出轴203。动力输出轴203由旋转电机201带动自转。上述螺旋桨204安装于动力输出轴203连接，以便由动力输出轴203带动旋转。此外，上述螺旋桨204可以是变距螺旋桨204。比如，上述螺旋桨204包括两张桨叶2041，每张桨叶2041均对应一个变距拉杆202，上述桨叶2041与对应的变距拉杆202连接。上述变距拉杆202可带动对应的桨叶2041沿径向转动，从而改变该桨叶2041相对于水平面的角度，从而改变该旋翼200的桨距。
以图5为例，默认桨距下桨叶2041相对水平面平行。上述变距拉杆202向下运动，带动桨叶2041沿径向顺时针转动，使桨距减小。上述变距拉杆202向上运动。带动桨叶2041沿径向逆时针转动，使桨距增大。
如图6所示，上述飞行控制器包括存储器110、处理芯片120及通信模块130。所述存储器110、处理芯片120以及通信模块130各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
其中，存储器110用于存储程序或者数据。所述存储器110可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)等。
处理芯片120用于读/写存储器110中存储的数据或程序，并执行相应地功能。
通信模块130用于通过所述网络建立飞行控制器与其它通信终端之间的通信连接。
请参考图7，图7示出了本申请实施例提供的飞行器控制方法的步骤流程图。如图7所示，上述飞行器控制方法包括以下步骤：
步骤S101，在多个旋翼200中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵。
上述失控旋翼可以是飞行器10中出现故障的旋翼200。可以理解地，上述失控旋翼不能在飞行控制器100的控制下达到预期工作状态，比如，旋翼200的输出功率、转速、震动等参数等未达到预期。可以理解地，导致旋翼200失控的原因可能是该旋翼200的螺旋桨204或螺旋桨204的动力装置故障。
上述可控旋翼也属于飞行器10的旋翼200，但与失控旋翼不同的是可控旋翼可以在飞行控制器100的控制下达到预期工作状态，也即，可控旋翼的工作状态正常。也可以理解为，上述可控旋翼是飞行器10的旋翼200中除失控旋翼以外的其他旋翼。
上述旋翼控制矩阵可以是预先存储于飞行器10的控制模型。上述旋翼控制矩阵可以计算出针对该旋翼控制矩阵所对应的旋翼200的控制量。可以理解地，上述控制量可以包括，但不限于包括针对旋转电机201的控制量及针对桨距的控制量。
可以理解地，上述旋翼控制矩阵所对应的旋翼200数量至少为三个。在一些实施例中，上述飞行器10内存储有多个旋翼控制矩阵。不同的旋翼控制矩阵所对应的旋翼200之间的组合不相同。以图8所示的四旋翼200飞行器10为例，该飞行器10包括旋翼a、旋翼b、旋翼c及旋翼d，那么飞行器10内存储有旋翼控制矩阵1、旋翼控制矩阵2、旋翼控制矩阵3、旋翼控制矩阵4和旋翼控制矩阵5。上述旋翼控制矩阵1所对应的旋翼200之间的组合为{旋翼a、旋翼b、旋翼c、旋翼d}，旋翼控制矩阵2所对应的旋翼200之间的组合为{旋翼a、旋翼b、旋翼c}，旋翼控制矩阵3所对应的旋翼200之间的组合为{旋翼b、旋翼c、旋翼d}，旋翼控制矩阵4所对应的旋翼200之间的组合为{旋翼a、旋翼b、旋翼d}，旋翼控制矩阵5所对应的旋翼200之间的组合为{旋翼a、旋翼c、旋翼d}。
上述匹配的旋翼控制矩阵可以理解为所对应的旋翼200之间的组合与可控旋翼之间的组合相同的旋翼控制矩阵。
上述步骤S101的目的是：在出现失控旋翼时，停止对失控旋翼的控制，针对可控旋翼进行控制。如此，一方面可以将飞行器10的能源(比如，电源)优先分配给可控旋翼，另一方面，可以快速利用可控旋翼使飞行器10保持稳定。
在本发明实施例中，可以依据可控旋翼从预先存储的多个旋翼控制矩阵中查找到匹配的旋翼控制矩阵。
步骤S102，将检测到的飞行姿态参数输入匹配的旋翼控制矩阵，得到输出控制量。
上述飞行姿态参数可以是，但不限于是垂直姿态参数、俯仰姿态参数、横滚姿态参数、航向姿态参数等之一或者之间的组合。可以理解地，上述飞行姿态参数可以根据飞行器10上安装的飞行姿态传感器采集实时得到。
上述输出控制量可以包括桨距控制量和/或转速控制量。可以理解地，为了使飞行器10保持平衡，针对不同可控旋翼的输出控制量可以不相同，也即每一可控旋翼均对应着一个输出控制量。如此，对不同可控旋翼的工作状态进行调整后，确保飞行器10保持预期的飞行姿态。可选地，上述预期的飞行姿态可以是水平姿态，匹配的旋翼控制矩阵计算得到的输出控制量能够控制可控旋翼优先达到阻止飞行器10出现俯仰及横滚方向上的姿态变化的效果。比如，针对部分可控旋翼的输出控制量可以只包括转速控制量，针对另一部分可控旋翼的输出控制量可以只包括桨距控制量，针对另一部分可控旋翼的输出控制量可以包括桨距控制量和转速控制量。
上述步骤S102的目的是：利用旋翼控制矩阵计算出能使飞行器10在水平面上保持稳定的控制量。
在本发明实施例中，将检测到的飞行姿态参数输入匹配的旋翼控制矩阵后，计算检测到的飞行姿态参数与预期的飞行姿态所对应的飞行姿态参数之间的差值，再依据差值计算针对各个可控旋翼的输出控制量，以使各可控旋翼依据对应的输出控制量进行工作状态调整后，能使飞行器10的飞行姿态逐步接近预期的飞行姿态。
步骤S103，依据所述输出控制量，调整可控旋翼的旋转电机201的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距。
上述目标旋翼是与失控旋翼相对设置的旋翼200。
在一些实施例中，上述目标旋翼与失控旋翼之间呈中心对称。比如图8中，当旋翼a为失控旋翼且旋翼b、旋翼c和旋翼d为可控旋翼时，上述旋翼c为目标旋翼。
在一些实施例中，可以预先将各旋翼200之间的相对关系预先存储于飞行器10内，如此，在确定出失控旋翼后，能够快速的查找到目标旋翼。接上例，旋翼a和旋翼c为一组相对的旋翼200，旋翼b和旋翼d为一组相对的旋翼200，那么将旋翼a和旋翼c之间的关系进行存储，将旋翼b和旋翼d之间的关系进行存储。
可以理解地，上述失控旋翼的数量不限于一个，对应的目标旋翼的数量也不限于一个。以图9所示的八旋翼200飞行器10为例。该八旋翼200飞行器10包括旋翼1、旋翼2、旋翼3、旋翼4、旋翼5、旋翼6、旋翼7和旋翼8。当上述旋翼1和旋翼3均为失控旋翼时，则对应的旋翼5和旋翼7为目标旋翼。
在一些可以的实施例中，失控旋翼和目标旋翼之间可以不是绝对的对称关系。
上述步骤S103的目的在于：通过对可控旋翼的旋转电机201工作状态调整，及对目标旋翼的桨距的调整，确保飞行器10保持水平姿态。
需要说明的是，改变旋翼200的桨距能够改变螺旋桨204旋转一周所前进的距离，然而，本申请发明人发现在改变桨距的过程中会对飞行器10的机身产生相对于水平面向下拉力或者向上的升力。虽然通过调整可控旋翼的旋转电机201工作状态，可以改善失控旋翼造成的力矩方向改变，但是事实上依然难以控制飞行器10保持水平姿态。
因此，本申请发明人创造性地利用桨距变化会产生垂直于水平面的力这一特点，配合调整可控旋翼的旋转电机201的工作状态，实现飞行器10在出现失控旋翼后，能够快速的恢复到期望的飞行姿态。
此外，还需指出的是调整桨距无需让旋翼200停止工作，避免坠机的安全隐患。
下面对本发明实施例的实现细节进行描述：
在一些实施例中，在检测到的飞行姿态参数表征飞行器10的机身出现倾斜时，匹配的旋翼控制矩阵基于该飞行姿态参数得到的输出控制量可以包括：针对目标旋翼的第一桨距控制量。
在此场景下，上述步骤S103可以包括依据第一桨距控制量将目标旋翼的桨距减小至目标旋翼处于负桨距状态。
在出现失控旋翼时，由于停止对失控旋翼的控制，此时失控旋翼为飞行器10提供的升力将逐渐减小至零，如此，飞行器10的机身出现倾斜，且该倾斜为向失控旋翼一侧的倾斜。目标旋翼作为失控旋翼相对设置的旋翼200，通过将目标旋翼的桨距减小至处于负桨距状态，使飞行器10上安装目标旋翼的一侧受到向下的拉力，从而使飞行器10恢复水平姿态。
作为一种实施方式，上述将目标旋翼的桨距减小至负桨距状态的方式可以是：控制目标旋翼的桨叶2041沿径向顺时针转动，直至旋转角度超过负桨距状态所对应的角度。可以理解地，桨叶2041相对于水平面的角度不同对应的桨距值也不同，通过控制目标旋翼的桨叶2041顺时针转动，使该目标旋翼的桨距降至负值(也即，处于负桨距状态)。
在一些实施例中，在检测到的飞行姿态参数表征飞行器10出现航向偏转时，上述匹配的旋翼控制矩阵基于该飞行姿态参数得到的输出控制量还可以包括针对目标旋翼的第一转速控制量及第二桨距控制量。
在此场景下，上述步骤S103可以包括依据第一转速控制量，控制目标旋翼的旋转电机201逐步增加转速。依据第二桨距控制量，逐步减小目标旋翼的桨距，直至飞行姿态恢复正常。可以理解地，通常在此减小过程中桨距不会到负值。
在出现失控旋翼时，由于停止对失控旋翼的控制，此时失控旋翼会对飞行器10的旋转力矩产生影响。在此情形下，飞行器10可能出现航向偏移的问题。目标旋翼作为失控旋翼相对设置的旋翼200，通过增大旋转电机201的转速，以弥补失控旋翼对旋转力矩产生的影响。当然，随着目标旋翼的旋转电机201转速增加，飞行器10安装目标旋翼的一侧将受到一个向上的升力，从而破坏飞行器10的机身的受力平衡。因此，在本发明实施例中，增加旋转电机201的转速的同时还需要减小目标旋翼的桨距，桨距的减小使飞行器10上安装有目标旋翼的一侧受到向下的拉力，使飞行器10的机身受力保持平衡。如此在保持机身受力平衡的前提下有效地补偿失控旋翼的旋转力矩。
为了避免飞行器10出现在俯仰及横滚方向上的飞行姿态变化，在一些实施例中，匹配的旋翼控制矩阵基于该飞行姿态参数得到的输出控制量还可以包括针对可控旋翼中其他旋翼的第二转速控制量。
上述步骤S103还可以包括：依据第二转速控制量，调整其他旋翼的旋转电机201的转速，以防止飞行器10出现俯仰及横滚。可以理解地，上述其他旋翼可以是可控旋翼中除目标旋翼以外的旋翼200。
在一些实施例中，在图7的基础上，如图10所示，上述飞行器控制方法还包括：
步骤S104，控制飞行器10下降。控制飞行器10安全降落至地面，并通知相关人员进行检修，避免出现失控旋翼后在空中时间过长而发生坠机，保障飞行器10的飞行安全。
下面以一个具体的应用实例对本发明实施例提供的飞行器控制方法进行描述，实例中以图8所示的四旋翼200飞行器10为例。具体如下：
S1，四旋翼200飞行器10处于飞行状态时，实时监测四旋翼200飞行器10的飞行姿态参数。可选地，可以在四旋翼200飞行器10处于飞行平稳的阶段时，流程进入步骤S2。
S2，将检测到的飞行姿态参数与当前期望的飞行姿态所对应的飞行姿态参数进行比较。可以理解地，上述预期的飞行姿态可以根据用户发送的指令确定。上述飞行姿态参数可以是，但不限于是垂直、俯仰、横滚、航向等姿态参数之一或者之间的组合。若是检测到的飞行姿态参数符合期望的飞行姿态所对应的飞行姿态参数，流程进入步骤S3。若是检测到的飞行姿态参数不符合期望的飞行姿态所对应的飞行姿态参数，流程进入步骤S4。
S3，将所有旋翼200的螺旋桨204调整至默认桨距，并使用四旋翼控制矩阵对各旋翼200进行控制。需要说明的是，在需要大拉力场合(如高海拔地区)可以在飞行前，将默认桨距设定为一个较大值。
S4，获取各个旋翼200的运行参数。可选地，上述运行参数可以是，但不限于是输出功率、转速、震动等参数。
S5，依据旋翼200的运行参数，判断旋翼200是否出现异常。将出现异常的旋翼200确定为失控旋翼。
S6，获取与可控旋翼匹配的三旋翼控制矩阵。
S7，将实时采集到的飞行姿态参数输入匹配的三旋翼控制矩阵，得到输出控制量。可选地，输出控制量可以包括针对可控旋翼的转速控制量及针对目标旋翼的桨距控制量。
可以理解地，上述飞行器10的飞行控制器100可以分别控制各个旋翼200。可选地，上述转速控制量中对应不同可控旋翼的控制量不同。通过转速控制量将动力优先分配至飞行器10的俯仰及横滚方向的姿态控制上，以优先保证飞行器10水平姿态的稳定。特别是针对于目标旋翼的转速控制量，还会因飞行姿态的不同，而不同。同样的针对目标旋翼的桨距控制量也会因飞行姿态的不同。
比如，在飞行姿态参数表征飞行器10的机身出现倾斜时，上述输出控制量包括针对所述目标旋翼的第一桨距控制量。在飞行姿态参数表征飞行器10出现航向偏转时，上述输出控制量包括针对目标旋翼的第一转速控制量及第二桨距控制量。此外，需要说明的是，上述输出控制量中还可以包括针对所述可控旋翼中其他旋翼的第二转速控制量。
S8，依据输出控制量分别控制对应的可控旋翼。
比如，输出控制量中包括第一桨距控制量，那么控制目标旋翼的桨距减小至目标旋翼处于负桨距状态。
再比如，输出控制量中包括第一转速控制量及第二桨距控制量，那么控制目标旋翼的旋转电机201逐步增加转速，从而补偿失控旋翼对旋转力矩的影响。同时逐步减小目标旋翼的桨距，使飞行器10机身受力平衡，避免出现倾斜。对目标旋翼的旋转电机201及桨距调整，直至飞行姿态恢复正常。可选地，在此桨距减小的过程中，桨距不会小于零。
再比如，输出控制量还包括第二转速控制量，那么调整所述其他旋翼的旋转电机201的转速，以防止所述飞行器10出现俯仰及横滚。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种飞行器控制装置300的实现方式，可选地，该飞行器控制装置300可以采用上述图6所示的飞行控制器100的器件结构。进一步地，请参阅图11，图11为本发明实施例提供的一种飞行器控制装置300的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的飞行器控制装置300，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该飞行器控制装置300包括：
获取模块301，用于在多个所述旋翼200中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵。
在本发明实施例中，上述步骤S101可以由获取模块301执行。可选地，上述获取模块301用于依据可控旋翼从预先存储的多个旋翼控制矩阵中查找到匹配的旋翼控制矩阵。
计算模块302，用于将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量。
在本发明实施例中，上述步骤S102可以由计算模块302执行。可选地，上述计算模块302用于将检测到的飞行姿态参数输入匹配的旋翼控制矩阵后，计算检测到的飞行姿态参数与预期的飞行姿态所对应的飞行姿态参数之间的差值，再依据差值计算针对各个可控旋翼的输出控制量，以使各可控旋翼依据对应的输出控制量进行工作状态调整后，能使飞行器10的飞行姿态逐步接近预期的飞行姿态。
可以理解地，上述输出控制量可以包括桨距控制量和/或转速控制量。在检测到的飞行姿态参数表征飞行器10的机身出现倾斜时，输出控制量可以包括针对目标旋翼的第一桨距控制量及针对所有可控旋翼的转速控制量。在检测到的飞行姿态参数表征飞行器10出现航向偏转时，上述输出控制量还可以包括针对目标旋翼的第一转速控制量、第二桨距控制量。在一些其他实施例中，上述输出控制量还可以包括针对可控旋翼中其他旋翼的第二转速控制量。
控制模块303，用于依据所述输出控制量，调整可控旋翼的旋转电机201的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距。
在本发明实施例中，上述步骤S103可以由控制模块303执行。其中，目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼200。
可选地，上述控制模块303用于在输出控制量中包括第一桨距控制量时，控制目标旋翼的桨距减小至目标旋翼处于负桨距状态。
可选地，上述控制模块303还用于在输出控制量中包括第一转速控制量及第二桨距控制量时，控制目标旋翼的旋转电机201逐步增加转速，从而补偿失控旋翼对旋转力矩的影响。同时逐步减小目标旋翼的桨距，使飞行器10机身受力平衡，避免出现倾斜。对目标旋翼的旋转电机201及桨距调整，直至飞行姿态恢复正常。
可选地，上述控制模块303还用于在输出控制量包括第二转速控制量时，调整其他旋翼的旋转电机201的转速，以防止飞行器10出现俯仰及横滚。
可以理解地，上述飞行器控制方法可以应用于图3所示的飞行器10。在图3所示的飞行器10执行上述飞行器控制方法的过程中：
上述飞行控制器100，用于在多个所述旋翼200中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵。
上述飞行控制器100，还用于将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量。
上述飞行控制器100，还用于依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机201的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的变距拉杆202的工作状态，以使所述飞行器10的飞行姿态恢复正常；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼200。
可选地，在所述飞行姿态参数表征所述飞行器10的机身出现倾斜时，所述输出控制量包括针对所述目标旋翼的第一桨距控制量；所述飞行控制器100将基于所述第一桨距控制量生成的第一控制信息发送至所述变距拉杆202；所述变距拉杆202依据所述第一控制信息带动所述目标旋翼的桨叶2041沿径向顺时针旋转至处于负桨距状态。
可选地，在所述飞行姿态参数表征所述飞行器10出现航向偏转时，所述输出控制量包括针对所述目标旋翼的第一转速控制量及第二桨距控制量；所述飞行控制器100将基于所述第一转速控制量生成的第二控制指令发送至所述目标旋翼的旋转电机201；所述目标旋翼的旋转电机201依据所述第二控制指令逐步增加转速；所述飞行控制器100将基于所述第二桨距控制量生成的第三控制指令发送至所述变距拉杆202；所述变距拉杆202依据所述第三控制指令带动所述目标旋翼的桨叶2041沿径向顺时针旋转，直至接收到所述飞行控制器100发送的提示飞行姿态恢复正常的报文。需要说明的是，在此转动过程中，桨距随之减小且不会小于零。
可选地，上述模块可以软件或固件(Firmware)的形式存储于图6所示的存储器110中或固化于该飞行控制器100的操作系统(Operating System，OS)中，并可由图6中的处理芯片120执行。同时，执行上述模块所需的数据、程序的代码等可以存储在存储器110中。
综上所述，本发明实施例提供了一种飞行器控制方法、装置、飞行器和计算机可读存储介质。其中，上述飞行器控制方法包括：在多个所述旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵；将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量；依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼。通过对目标旋翼的桨距的调整，配合对旋转电机的工作状态的调整，使飞行器能够更快速地保持平衡，进一步提高飞行器的安全性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种飞行器控制方法，其特征在于，应用于包括多旋翼的飞行器；所述飞行器控制方法包括：
在多个所述旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵；
将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量；
依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼；
在所述飞行姿态参数表征所述飞行器出现航向偏转时，所述输出控制量包括针对所述目标旋翼的第一转速控制量及第二桨距控制量；依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距的步骤包括：依据所述第一转速控制量，控制所述目标旋翼的旋转电机逐步增加转速；依据所述第二桨距控制量，逐步减小所述目标旋翼的桨距，直至所述飞行姿态恢复正常。
2.根据权利要求1所述的飞行器控制方法，其特征在于，在所述飞行姿态参数表征所述飞行器的机身出现倾斜时，所述输出控制量包括针对所述目标旋翼的第一桨距控制量；
所述调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距的步骤包括：依据所述第一桨距控制量将所述目标旋翼的桨距减小至所述目标旋翼处于负桨距状态。
3.根据权利要求2所述的飞行器控制方法，其特征在于，所述将所述目标旋翼的桨距减小至负桨距状态的步骤包括：
控制所述目标旋翼的桨叶沿径向顺时针转动，直至旋转角度超过所述负桨距状态所对应的角度。
4.根据权利要求1或2所述的飞行器控制方法，其特征在于，所述输出控制量还包括针对所述可控旋翼中其他旋翼的第二转速控制量；所述依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态的步骤包括：
依据所述第二转速控制量，调整所述其他旋翼的旋转电机的转速，以防止所述飞行器出现俯仰及横滚。
5.根据权利要求1所述的飞行器控制方法，其特征在于，所述飞行器控制方法还包括：控制所述飞行器下降。
6.一种飞行器控制装置，其特征在于，应用于包括多旋翼的飞行器；所述飞行器控制装置包括：
获取模块，用于在多个所述旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵；
计算模块，用于将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量；控制模块，用于依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的桨距；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼；
在所述飞行姿态参数表征所述飞行器出现航向偏转时，所述输出控制量包括针对所述目标旋翼的第一转速控制量及第二桨距控制量；所述控制模块，用于：依据所述第一转速控制量，控制所述目标旋翼的旋转电机逐步增加转速；依据所述第二桨距控制量，逐步减小所述目标旋翼的桨距，直至所述飞行姿态恢复正常。
7.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括多个旋翼及飞行控制器；所述旋翼包括旋转电机及变距拉杆；所述飞行控制器分别与各个所述旋翼的所述旋转电机及变距拉杆电性连接；
所述飞行控制器，用于在多个所述旋翼中出现失控旋翼时，获取与可控旋翼匹配的旋翼控制矩阵；
所述飞行控制器，还用于将检测到的飞行姿态参数输入匹配的所述旋翼控制矩阵，得到输出控制量；所述飞行控制器，还用于依据所述输出控制量，调整所述可控旋翼的旋转电机的工作状态及调整所述可控旋翼中的目标旋翼的变距拉杆的工作状态，以使所述飞行器的飞行姿态恢复正常；其中，所述目标旋翼为与所述失控旋翼相对设置的所述旋翼；
在所述飞行姿态参数表征所述飞行器出现航向偏转时，所述输出控制量包括针对所述目标旋翼的第一转速控制量及第二桨距控制量；所述飞行控制器，具体用于将基于所述第一转速控制量生成的第二控制指令发送至所述目标旋翼的旋转电机；所述目标旋翼的旋转电机依据所述第二控制指令逐步增加转速；将基于所述第二桨距控制量生成的第三控制指令发送至所述变距拉杆；所述变距拉杆依据所述第三控制指令带动所述目标旋翼的桨叶沿径向顺时针旋转，以使所述目标旋翼的桨距减小，直至接收到所述飞行控制器发送的提示飞行姿态恢复正常的报文。
8.根据权利要求7所述的飞行器，其特征在于，在所述飞行姿态参数表征所述飞行器的机身出现倾斜时，所述输出控制量包括针对所述目标旋翼的第一桨距控制量；所述飞行控制器将基于所述第一桨距控制量生成的第一控制信息发送至所述变距拉杆；所述变距拉杆依据所述第一控制信息带动所述目标旋翼的桨叶沿径向顺时针旋转至处于负桨距状态。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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