CN112566843B - 飞翔体控制装置、飞翔体和程序 - Google Patents

飞翔体控制装置、飞翔体和程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够抑制飞翔体发生意外的转弯的飞翔体控制装置、飞翔体和程序。飞翔体控制装置(80)具有：指令值生成部(106)，其基于飞翔体(10)的转弯转矩的目标值即转弯转矩目标值，生成转弯转矩指令值；和干扰对应值生成部(108)，其基于由指令值生成部生成的转弯转矩指令值及使用飞翔体所具备的传感器(100)而获取的传感器检测值，生成与由干扰引起的转弯转矩对应的干扰对应值，指令值生成部通过从转弯转矩目标值中减去由干扰对应值生成部生成的干扰对应值而生成转弯转矩指令值。

Description

飞翔体控制装置、飞翔体和程序
技术领域
本发明涉及一种飞翔体控制装置、飞翔体和程序。
背景技术
在日本发明专利公开公报特开2011-131861号中公开了如下内容：乘员一边向前后左右操作手柄，一边相对移动体重，由此使垂直起降机向所期望的方向飞行。例如，通过将手柄拉向近前侧而使机体前进，另一方面，通过将手柄推向右前方，能够使机体向左转弯。
另外，在Hoversurf、Hoverbike HOVER ONE、[平成30年7月25日检索]、因特网<URL：https：//www.hoversurf.com/scorpion-3>中公开了如下内容：通过搭乘者操作设置在搭乘位置左右的操纵杆，来调节飞翔体的侧倾(roll)角度、俯仰(pitch)角度、偏航率(yaw rate)和高度等。
发明内容
然而，当飞翔体的重心位置由于搭乘者的重心移动而变化时，在飞翔体中产生意外的转弯转矩，而使飞翔体转弯。
本发明的目的在于提供一种能够抑制飞翔体意外地转弯的飞翔体控制装置、飞翔体和程序。
本发明的一个方式的飞翔体控制装置，对飞翔体进行控制，所述飞翔体具有多个旋转翼和使多个所述旋转翼分别旋转的多个驱动部，所述飞翔体控制装置具有：指令值生成部，其基于所述飞翔体的转弯转矩的目标值即转弯转矩目标值，生成转弯转矩指令值；和干扰对应值生成部，其基于由所述指令值生成部生成的所述转弯转矩指令值及使用所述飞翔体所具备的传感器而获取的传感器检测值，生成与由干扰引起的转弯转矩对应的干扰对应值，所述指令值生成部通过从所述转弯转矩目标值中减去由所述干扰对应值生成部生成的所述干扰对应值而生成所述转弯转矩指令值。
本发明的另一方式的飞翔体包括所述的飞翔体控制装置。
本发明的又一方式的程序，用于使具有多个旋转翼和分别使多个所述旋转翼旋转的多个驱动部的飞翔体所具备的计算机执行如下步骤：基于飞翔体的转弯转矩的目标值即转弯转矩目标值生成转弯转矩指令值的步骤；基于所述转弯转矩指令值和使用所述飞翔体所具备的传感器而获取的传感器检测值，来生成与由干扰所引起的转弯转矩对应的干扰对应值的步骤，在生成所述转弯转矩指令值的步骤中，通过从所述转弯转矩目标值中减去所述干扰对应值，来生成所述转弯转矩指令值。
根据本发明，可以提供一种能够抑制飞翔体的意外的转弯的飞翔体控制装置、飞翔体和程序。
附图说明
图1是表示一实施方式的飞翔体的立体图。
图2是表示一实施方式的飞翔体的框图。
图3是表示一实施方式的飞翔体的局部的框线图。
图4是表示一实施方式的飞翔体控制装置的动作的流程图。
图5是表示一实施方式的变形例1的飞翔体的局部的框线图。
图6是表示一实施方式的变形例2的飞翔体的立体图。
图7是表示一实施方式的变形例2的飞翔体的框图。
具体实施方式
下面一边参照附图一边例示优选的实施方式对本发明所涉及的飞翔体控制装置和飞翔体进行说明。
[一实施方式]
下面将参照图1说明一实施方式的飞翔体控制装置和飞翔体。图1是表示第1实施方式的飞翔体的立体图。在此，以本实施方式的飞翔体10为多旋翼直升机(multicopter)的情况为例进行说明，但是飞翔体10不限于此。本发明可以应用于各种飞翔体10。
飞翔体10的机体11具有在前后方向上较长的长方体形状的主体框架12。主体框架12包括骨架14，骨架14由多个管材等棒状部件组合而成。在骨架14的外侧安装有外饰板16。骨架14的一部分露出到外饰板16的外部。
在主体框架12的上部设置有搭乘者18就座的搭乘用的座椅20。在以下的说明中，前后方向是指就座于座椅20的搭乘者18观察到的前后方向。另外，在以下的说明中，左右方向是指就座于座椅20的搭乘者18观察到的左右方向。另外，在以下的说明中，上下方向是指就座于座椅20的搭乘者18观察到的上下方向。另外，在以下的说明中，有时对左右配置的构成单元，在参照数字之后附加表示左的“L”或表示右的“R”的文字来进行说明。
在主体框架12的左右侧安装有踏板28，该踏板28是用于就座于座椅20的搭乘者18放置脚的部位。在主体框架12的座椅20的前方安装有透明丙烯板等构成的挡风罩30。在主体框架12下部的前后左右四个部位，安装有脚板状起落架32。
在骨架14的前部安装有左右一对的前部支承臂(臂部件)34L、34R。前部支承臂34L、34R由管材等棒状部件构成。左侧的前部支承臂34L具有从骨架14的左上角部向左前侧延伸的上侧臂36L。左侧的前部支承臂34L还具有从骨架14的左下角部向与上侧臂36L平行的左前侧延伸的下侧臂38L。左侧的前部支承臂34L还具有连接上侧臂36L的顶端部和下侧臂38L的顶端部的连杆40L。
右侧的前部支承臂34R具有从骨架14的右上角部向右前侧延伸的上侧臂36R。右侧的前部支承臂34R还具有从骨架14的右下角部向与上侧臂36R平行的右前侧延伸的下侧臂38R。右侧的前部支承臂34R还具有连接上侧臂36R的顶端部和下侧臂38R的顶端部的连杆40R。
在左右的上侧臂36L、36R的中间部分，通过固定部件(mount member)42L、42R朝向下方安装有电动马达(驱动部)44L、44R。在向下方延伸的各电动马达44L、44R的输出轴上水平地安装有以该输出轴为旋转中心的两翼的旋转翼46L、46R。
在左右的下侧臂38L、38R的中间部分，通过固定部件48L、48R朝向上方安装有电动马达(驱动部)50L、50R。在向上方延伸的各电动马达50L、50R的输出轴上水平地安装有以该输出轴为旋转中心的两翼的旋转翼52L、52R。
在主体框架12的前部安装有板状的前部保护部件54。前部保护部件54整体形成为长度方向为左右方向的长圆形。前部保护部件54以包围四个旋转翼46L、46R、52L、52R的方式形成。前部保护部件54的两端被固定在主体框架12上。连杆40L、40R被连接在前部保护部件54的前方部分的左右两侧。
在骨架14的后部设置有左右一对的后部支承臂(臂部件)56L、56R、四个旋转翼58L、58R、60L、60R和后部保护部件62。左右一对后部支承臂56L、56R的结构与左右一对前部支承臂34L、34R的结构相同。四个旋转翼58L、58R、60L、60R的结构与设置在前方的四个旋转翼46L、46R、52L、52R的结构相同。后部保护部件62的结构与前部保护部件54的结构相同。
即，左右一对后部支承臂(臂部件)56L、56R由管材等棒状部件构成。左侧的后部支承臂56L具有从骨架14的左上角部向左后侧延伸的上侧臂64L。左侧的后部支承臂56L还具有从骨架14的左下角部向与上侧臂64L平行的左后侧延伸的下侧臂66L。左侧的后部支承臂56L还具有连接上侧臂64L的顶端部和下侧臂66L的顶端部的连杆68L。
右侧的后部支承臂56R具有从骨架14的右上角部向右后侧延伸的上侧臂64R。右侧的后部支承臂56R还具有从骨架14的右下角部向与上侧臂64R平行的右后侧延伸的下侧臂66R。右侧的后部支承臂56R还具有连接上侧臂64R的顶端部和下侧臂66R的顶端部的连杆68R。
在左右的上侧臂64L、64R的中间部分，通过固定部件70L、70R朝向下方安装有电动马达(驱动部)72L、72R。在向下方延伸的各电动马达72L、72R的输出轴上水平地安装有以该输出轴为旋转中心的两翼的旋转翼58L、58R。另一方面，在左右的下侧臂66L、66R的中间部分，通过固定部件74L、74R朝向上方安装有电动马达(驱动部)76L、76R。在向上方延伸的各电动马达76L、76R的输出轴上水平地安装有以该输出轴为旋转中心的两翼的旋转翼60L、60R。
在主体框架12的后部安装有板状的后部保护部件62。后部保护部件62整体形成为长度方向为左右方向的长圆形。后部保护部件62以包围四个旋转翼58L、58R、60L、60R的方式形成。后部保护部件62的两端被固定在主体框架12上。连杆68L、68R被连接在后部保护部件62的后方部分的左右两侧。
电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R分别使与输出轴连接的旋转翼46L、46R、52L、52R、58L、58R、60L、60R旋转驱动。由电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R和旋转翼46L、46R、52L、52R、58L、58R、60L、60R构成执行机构53。以在上下方向上彼此相向的方式配置的两个旋转翼46L、52L被向彼此相反的方向旋转驱动。另外，以在上下方向上彼此相向的方式配置的两个旋转翼46R、52R被向彼此相反的方向旋转驱动。另外，以在上下方向上彼此相向的方式配置的两个旋转翼58L、60L被向彼此相反的方向旋转驱动。另外，以在上下方向上彼此相向的方式配置的两个旋转翼58R、60R被向彼此相反的方向旋转驱动。此外，左侧的旋转翼46L、52L、58L、60L与右侧的旋转翼46R、52R、58R、60R相对于沿主体框架12的前后方向延伸的中心线左右对称地配置。即，飞翔体10具有左右一对且左右对称配置的双层反向旋转的旋转翼46L、46R、52L、52R、58L、58R、60L、60R。
在主体框架12上设置有控制部(飞翔体控制装置)80，该控制部80负责本实施方式的飞翔体10的整体控制并执行规定控制。另外，在主体框架12上还设置有载荷传感器(loadcell)82LF、82RF、82LR、82RR。载荷传感器82LF被配置在座椅20的正下方区域中的左前部。载荷传感器82RF被设置在座椅20正下方区域的右前部。载荷传感器82LR被设置在座椅20的正下方区域中的左后部。载荷传感器82RR被配置在座椅20的正下方区域中的右后部。
在主体框架12上还设置有惯性导航装置(IMU)84。在IMU84中例如设置有陀螺仪传感器。IMU84可检测三轴方向的角速度或三轴方向的加速度。因此，IMU84能够检测飞翔体10的姿势。
在主体框架12上还设置有下方距离传感器86。下方距离传感器86能够检测飞翔体10距离地表的高度。
在主体框架12上还设置有角速度传感器(传感器)100和角度传感器(传感器)102。另外，在此，以分别设置角速度传感器100和角度传感器102的情况为例进行说明，但并不限定于此。也可以通过对使用角速度传感器100检测出的转弯角速度进行积分，来获取转弯角度。在这种情况下，不需要角度传感器102。另外，也可以通过对利用角度传感器102检测出的转弯角度进行微分来获取转弯角速度。在这种情况下，不需要角速度传感器100。
在主体框架12上设置有多个ESC(Electronic Speed Controller：电子速度控制器)88，该多个ESC 88分别控制各个电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R(参照图2)。另外，在主体框架12上设置有电池90。另外，在主体框架12上设置有带接线插头92的电池充电器94。
控制部80基于搭乘者18的操作来控制飞翔体10的飞翔。在此，以通过搭乘者18的重心移动(重心位置、体重移动)操作飞翔体10的情况为例进行说明。控制部80基于使用载荷传感器82LF、82RF、82LR、82RR检测出的搭乘者18的重心移动来控制飞翔体10的行进方向、行进速度、转弯方向、转弯速度等。
例如，当搭乘者18将重心移动到前方时，控制部80控制电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R中的每一个，以使飞翔体10向前方(前进方向)飞翔。另外，当搭乘者18将重心移动到后方时，控制部80控制电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R中的每一个，以使飞翔体10向后方(后退方向)飞行。搭乘者18的重心移动量越大时，控制部80使飞翔体10的行进速度越快。
当搭乘者18将重心移动到右侧时，控制部80控制电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R中的每一个，以使飞翔体10向右侧(向右)飞翔。另外，当搭乘者18将重心移动到左侧时，控制部80控制电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R中的每一个，以使飞翔体10向左侧(向左)飞翔。搭乘者18的重心移动量越大，控制部80使飞翔体10的行进速度越快。
当在飞翔体10正在行进的状态下搭乘者18将重心移动到左侧时，控制部80以如下方式进行动作。即，在这种情况下，控制部80控制电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R的每一个，使飞翔体10以向左转弯的方式行进。此时，搭乘者18向左侧的重心移动量越大，控制部80使转弯(curve)越急。当在飞翔体10行进的状态下搭乘者18将重心移动到右侧时，控制部80以如下方式进行动作。即，在这种情况下，控制部80控制电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R的每一个，使飞翔体10以向右转弯的方式行进。此时，搭乘者18向右侧移动的重心移动量越大，控制部80使转弯越急。
若在飞翔体10以向左转弯的方式行进时搭乘者18的重心位置返回到飞翔体10的长度方向的中心线上的位置，则控制部80控制飞翔体10的飞翔，以使飞翔体10直行。若在飞翔体10以向右转弯的方式行进时搭乘者18的重心位置返回到飞翔体10的长度方向的中心线上的位置，则控制部80控制飞翔体10的飞翔，以使飞翔体10直行。
当在飞翔体10正在向前进方向飞翔的情况下搭乘者18的重心位置返回到基准位置时，控制部80使飞翔体10、即机体11上作用朝向后退方向的减速力，以使飞翔体10的速度变为零。基准位置是指，搭乘者18以理想姿势就座在座椅20上时的搭乘者18的重心位置。另外，当在飞翔体10正在向后退方向飞翔的情况下搭乘者18的重心位置返回到基准位置时，控制部80使飞翔体10上作用朝向前进方向的减速力，以使飞翔体10的速度变为零。在本实施方式中，通过使飞翔体10上作用空气阻力值以上的减速力，使飞翔体10的速度变为0。此外，速度为0的状态是飞翔体10在空中停止在规定高度的状态，即悬停状态。
图2是表示本实施方式的飞翔体的框图。在图2中，实线表示信号线，虚线表示电力线。
控制部80具有转弯转矩目标值设定部104、指令值生成部106、干扰对应值生成部108和指令信号生成部110。控制部80中还具有这些构成单元以外的构成单元，但在此，为了简化说明，省略了对这些构成单元以外的构成单元的图示。
转弯转矩目标值设定部104设定飞翔体10的转弯转矩的目标值(转弯转矩目标值)。稳定状态下的转弯转矩目标值例如为0。转弯转矩目标值设定部104例如根据使用载荷传感器82LF、82RF、82LR、82RR检测到的搭乘者18的重心移动，来设定转弯转矩目标值。
指令值生成部106通过从由转弯转矩目标值设定部104设定的转弯转矩目标值中减去由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值(干扰转弯转矩对应值)，来生成转弯转矩指令值。干扰对应值是指，与干扰引起的转弯转矩对应的值，即与干扰转弯转矩对应的值。
干扰例如是由于搭乘者18的重心移动而引起的飞翔体10的重心位置的变化。例如，当搭乘者18进行用于控制飞翔体10的重心移动时，在飞翔体10上可能产生干扰转弯转矩。另外，在搭乘者18的重心位置偏离基准位置的情况下，也可能因此而在飞翔体10中产生干扰转弯转矩。此外，干扰不限于由搭乘者18的重心移动引起的飞翔体10的重心位置的变化，例如有时是由风等引起的飞翔体10的重心位置的变化。例如，当飞翔体10被风吹动时，在飞翔体10中可能产生由干扰引起的转弯转矩。
干扰对应值生成部108基于由指令值生成部106生成的转弯转矩指令值和使用角速度传感器100获取的转弯角速度(传感器检测值)，来生成干扰对应值。
指令信号生成部110将用于使电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R旋转以使与转弯转矩指令值对应的转弯转矩施加于飞翔体10的指令信号供给到各个ESC88。指令信号生成部110还能够根据与从指令值生成部106供给的转弯转矩指令值不同的指令值、即与从不同于指令值生成部106的构成单元供给的指令值，来生成指令信号。但是，在此，省略对根据与转弯转矩指令值不同的指令值生成指令信号的说明。
控制部80能够基于IMU84的检测结果来计算飞翔体10的俯仰角度(绕左右方向的轴的旋转角度)、速度等。也可以代替IMU84或除了IMU84之外，还在飞翔体10上搭载风速传感器、GPS传感器、红外线摄像头、RGB摄像头、毫米波雷达等。另外，也可以代替IMU84或除了IMU84之外，还在飞翔体10上搭载LIDAR(激光雷达，Light Detection and Ranging，光探测和测距)等。而且，也可以基于这些检测机构的检测结果，来求出俯仰角度、速度等。
各ESC88基于从指令信号生成部110供给的指令信号，来驱动各电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R。据此，旋转翼46L、46R、52L、52R、58L、58R、60L、60R分别以单独的旋转方向和旋转速度被旋转驱动。其结果是，即使在产生了因干扰而引起的转弯转矩、即干扰转弯转矩的情况下，也能够对飞翔体10施加抵消该干扰转弯转矩的转弯转矩，进而能够抑制飞翔体10的转弯。另外，通过使旋转翼46L、46R、52L、52R、58L、58R、60L、60R分别适当旋转，也能够使飞翔体10以所期望的方向和速度飞翔。另外，通过使旋转翼46L、46R、52L、52R、58L、58R、60L、60R分别适当地旋转，也能够使飞翔体10向所期望的转弯方向转弯。
在使飞翔体10左转弯的情况下，使右旋及左旋的电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R中的右旋的电动马达的转速比左旋的电动马达的转速高。在使飞翔体10右转弯的情况下，使右旋及左旋的电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R中的左旋的电动马达的转速比右旋的电动马达的转速高。
在使飞翔体10减速的情况下，使前方及后方的电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R中的一方的电动马达的转速比另一方的电动马达的转速低。例如，在当飞翔体10正在向前进方向飞翔时使飞翔体10减速的情况下，只要使后方的电动马达72L、72R、76L、76R的转速比前方的电动马达44L、44R、50L、50R的转速低即可。
图3是表示本实施方式的飞翔体的局部的框线图。
转弯转矩目标值设定部104设定飞翔体10的转弯转矩的目标值，即转弯转矩目标值。稳定状态下的转弯转矩目标值例如为0。转弯转矩目标值设定部104例如根据使用载荷传感器82LF、82RF、82LR、82RR检测到的搭乘者18的重心移动，设定转弯转矩目标值。
在转弯转矩目标值设定部104中设定的转弯转矩目标值被供给到指令值生成部106。指令值生成部106从转弯转矩目标值中减去由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值(相加点112)。
使用角度传感器102获取的转弯角度被输入至增益(控制增益)为Kθ的增益单元116。增益单元116将使用角度传感器102检测出的转动角度乘以增益Kθ，并将如此得到的运算结果供给到指令值生成部106。指令值生成部106从转弯转矩目标值中进一步减去使用增益单元116进行运算的运算结果(相加点114)。
使用角速度传感器100检测出的转弯角速度被输入至增益(控制增益)为Kθdot的增益单元120。增益单元120将使用角速度传感器100检测出的转弯角速度乘以增益Kθdot，并将如此得到的运算结果供给到指令值生成部106。指令值生成部106从转弯转矩目标值中进一步减去增益单元120的运算结果(相加点118)。如此，转弯转矩指令值由指令值生成部106生成。由指令值生成部106生成的转弯转矩指令值被供给到指令信号生成部110和干扰对应值生成部108(引出点122)。
指令信号生成部110基于从指令值生成部106供给的信号、即转弯转矩指令值，生成指令信号。指令信号生成部110向各ESC88分别供给用于使电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R旋转以使与转弯转矩指令值对应的转弯转矩施加于飞翔体10即机体11的指令信号。因此，执行机构53被驱动，以使与转弯转矩指令值对应的转弯转矩被施加到飞翔体10。如上所述，执行机构53由电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R和旋转翼46L、46R、52L、52R、58L、58R、60L、60R构成。
虽然图3中图示了相加点126、除法单元128、积分单元130、引出点132、积分单元134和引出点136，但是这些构成单元是假想的构成单元而不是真实存在的。但是，为了使说明易于理解，使用这些假想的构成单元进行说明。
通过由执行机构53施加于飞翔体10的转弯转矩与干扰转弯转矩的合成值(合成转矩)，使飞翔体10进行转弯(相加点126)。将使飞翔体10转弯的合成转矩除以飞翔体10的惯性力矩I(除法单元128)，可得到转弯角加速度θ2dot。对转弯角加速度θ2dot进行积分(积分单元130)，可得到转弯角速度θdot。这样的转弯角速度θdot由角速度传感器100检测。对转弯角度速度θdot进行积分(积分单元134)，可得到转弯角度θ。这样的转弯角度θ由角度传感器102检测。
如上所述，通过增益单元120将利用角速度传感器100检测出的转弯角速度θdot乘以增益Kθdot。将这样获得的运算结果提供给指令值生成部106(相加点118)。
如上所述，通过增益单元116将利用角度传感器102检测出的转弯角速度θdot乘以增益Kθ。将这样获得的运算结果提供给指令值生成部106(相加点114)。
使用角速度传感器100检测出的转弯角速度θdot还被提供给干扰对应值生成部108(引出点138)。
在干扰对应值生成部108中还设置有积分单元142。干扰对应值生成部108通过从使用角速度传感器100检测出的转弯角速度θdot中减去积分单元142的运算结果，来求出干扰对应值(相加点140)。如此，干扰对应值由干扰对应值生成部108求出。
将由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值提供给指令值生成部106(相加点112)。另外，由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值与由指令值生成部106生成的转弯转矩指令值在干扰对应值生成部108中相加(引出点144、相加点124)。
在干扰对应值生成部108中还设置有除法单元146。除法单元146将由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值与由指令值生成部106生成的转弯转矩指令值相加而得到的值除以飞翔体10的惯性力矩I。
除法单元146的运算结果被输入到积分单元142。积分单元142对除法单元146的运算结果进行积分。如上所述，通过从使用角速度传感器100检测出的转弯角速度θdot(传感器检测值)中减去积分单元142的运算结果，来求出干扰对应值(相加点140)。如此，通过从使用角速度传感器100检测出的传感器检测值中减去与转弯转矩指令值对应的值及与已由干扰对应值生成部108得到的干扰对应值对应的值，来生成干扰对应值。
如此，根据本实施方式，与由干扰引起的转弯转矩(干扰转弯转矩)对应的干扰对应值由干扰对应值生成部108生成。并且，通过从转弯转矩目标值中减去干扰对应值，生成转弯转矩指令值。由于从转弯转矩目标值中减去干扰对应值，因此，生成干扰转弯转矩被抵消的转弯转矩指令值。因此，根据本实施方式，可以提供一种能够有效地抑制由干扰引起的转弯的飞翔体控制装置80和飞翔体10。
图4是表示本实施方式的飞翔体控制装置的动作的流程图。
在步骤S1中，转弯转矩目标值设定部104设定转弯转矩目标值。如上所述，稳定状态下的转弯转矩目标值例如为0。转弯转矩目标值例如能够根据使用载荷传感器82LF、82RF、82LR、82RR检测出的搭乘者18的重心移动来设定。
在步骤S2中，指令值生成部106生成转弯转矩指令值。在生成转弯转矩指令值时，从由转弯转矩目标值设定部104设定的转弯转矩目标值中减去由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值(干扰转弯转矩对应值)。另外，从转弯转矩目标值中进一步减去通过将使用角速度传感器100获取的转弯角速度θdot乘以增益Kθdot而得到的值。另外，从转弯转矩目标值中进一步减去通过将使用角度传感器102获取的转弯角度θ乘以增益Kθ而得到的值。如此，转弯转矩指令值由指令值生成部106生成。
在步骤S3中，指令信号生成部110基于由指令值生成部106生成的转弯转矩指令值，生成指令信号。指令信号生成部110生成用于使电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R旋转以使与转弯转矩指令值对应的转弯转矩施加于飞翔体10的指令信号。
在步骤S4中，指令信号生成部110将所生成的指令信号供给到各个ESC88。据此，电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R进行旋转，以对飞翔体10施加与转弯转矩指令值对应的转弯转矩。如此，与转弯转矩指令值对应的转弯转矩施加于飞翔体10。如上所述，在生成转弯转矩指令值时，从转弯转矩目标值中减去干扰对应值。由于从转弯转矩目标值中减去干扰对应值，因此，生成干扰转弯转矩被抵消的转弯转矩指令值。因此，根据本实施方式，可以有效地抑制由干扰引起的飞翔体10的转弯。
(变形例1)
下面参照图5说明本实施方式的变形例1的飞翔体控制装置和飞翔体。图5是表示根据本变形例的飞翔体的局部的框线图。
如图5所示，在本变形例中，在干扰对应值生成部108和指令值生成部106之间设置通过选择部148。通过选择部148在转弯转矩目标值的符号与干扰对应值的符号相同的情况下，将由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值供给到指令值生成部106。另一方面，通过选择部148在转弯转矩目标值的符号与干扰对应值的符号不同的情况下，不将由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值供给到指令值生成部106。
根据本变形例，在转弯转矩目标值的符号与干扰对应值的符号相同的情况下，将由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值供给到指令值生成部106，因此，结果如下。即，在这种情况下，在生成转弯转矩指令值时，从转弯转矩目标值中减去干扰对应值。由于从转弯转矩目标值中减去干扰对应值，因此，生成干扰转弯转矩被抵消的转弯转矩指令值。另外，根据本变形例，在转弯转矩目标值的符号与干扰对应值的符号不同的情况下，由干扰对应值生成部108生成的干扰对应值不供给到指令值生成部106，因此,结果如下。即，在这种情况下，在控制部80有意地使飞翔体10转弯时有效使用由于干扰而产生的转弯转矩。
(变形例2)
下面参照图6和图7说明本实施方式的变形例2的飞翔体控制装置和飞翔体。图6是表示本变形例的飞翔体的立体图。图7是表示本变形例的飞翔体的框图。
在本变形例的飞翔体10中，由操纵装置22进行飞翔控制。
在座椅20的前方设置有操纵装置22。操纵装置22具有搭乘者18能进行操舵的操向手柄24。在操向手柄24的左右两端部设置有供搭乘者18用左手25L和右手25R把持的把手手柄(操作部)26L、26R。在操纵装置22上设置有操作量检测传感器98。作为操作量检测传感器98，例如使用转矩传感器、旋转角度传感器等。操作量检测传感器98能够检测把手手柄26R的操作量和操向手柄24的操舵角度。
当搭乘者18操作操向手柄24或把手手柄26R时，结果如下。即，控制部80根据操向手柄24或把手手柄26R的操作量来控制电动马达44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R中的每一个。据此，控制飞翔体10的飞翔。
例如，当搭乘者18在由左手25L和右手25R把持把手手柄26L、26R的状态下绕上下方向的轴线(偏航方向)操纵操向手柄24时，可以使飞翔体10转弯。另外，例如，当搭乘者18用右手25R使右侧把手手柄26R从未图示的中立位置(中立点)向近前侧转动时，能够使飞翔体10向前方(前进方向)飞翔。此外，当搭乘者18使右侧的把手手柄26R从中立位置向远方侧转动时，飞翔体10能够向后方(后退方向)飞翔。
如上所述，在操纵装置22中内置有由转矩传感器或旋转角度传感器构成的操作量检测传感器98。操作量检测传感器98检测把手手柄26R相对于中立位置的转动角度作为搭乘者18对把手手柄26R的操作量(位置)。另外，当搭乘者18绕上下方向的轴线操纵操向手柄24时，操作量检测传感器98检测操向手柄24相对于中立位置的操舵角度。控制部80能够根据由操作量检测传感器98检测到的操纵量和操舵角度控制飞翔体10的飞翔。
此外，当在搭乘者18转动右侧的把手手柄26R的状态下，例如，搭乘者18将右手25R从把手手柄26R移开时，搭乘者18与把手手柄26R成为非接触状态。在这种情况下，由于右手25R对把手手柄26R的把持力解除，因此，把手手柄26R通过未图示的弹簧等向中立位置侧返回。
当在飞翔体10正向前进方向飞翔的情况下，把手手柄26R的位置位移到中立区域时，控制部80使飞翔体10上作用朝向后退方向的减速力，以使飞翔体10的速度变为0。当在飞翔体10正向后退方向飞翔的情况下，把手手柄26R的位置位移到中立区域时，控制部80使飞翔体10上作用朝向前进方向的减速力，以使飞翔体10的速度变为0。
转弯转矩目标值设定部104能够基于从操作量检测传感器98提供的信号，具体而言，基于表示操向手柄24的操舵角度的信号，来设定飞翔体10的转弯转矩的目标值。
控制部80能够按照把手手柄26R在中立区域的操作量(位置)、把手手柄26R返回中立区域的返回量、返回速度或返回加速度来确定飞翔体10的减速度。例如，也可以在搭乘者18用右手25R使把手手柄26R的位置大幅度地返回到中立区域的情况下，控制部80判定为搭乘者18有减速的意图，该返回量、返回速度或返回加速度越大则将减速度设定得越大。另外，也可以为，手柄26R在中立区域的操作量越小，或者把手手柄26R在中立区域的位置越靠近中立位置，控制部80将减速度设定得越大。据此，当把手手柄26R返回到中立位置时，速度能够迅速地变为零。此外，速度为0的状态是指飞翔体10在空中停止在规定高度的悬停状态。
此外，操纵装置22不限定于图6所示的操向手柄24。例如，也可以由模仿飞行器的飞行遥杆(flight stick)的操纵杆(操作部)来构成操纵装置22。
如此，也可以由操纵装置22控制飞翔体10的飞翔。
[变形实施方式]
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种改变。
例如，在上述实施方式中，也可以在相加点140与引出点144之间适当追加累加单元、增益单元、微分单元等。
另外，在上述实施方式中，也可以在引出点144和指令值生成部106之间适当追加累加单元、增益单元、微分单元等。
另外，在上述实施方式中，以在干扰对应值生成部108中生成干扰对应值时使用转弯角速度的情况为例进行了说明，但并不限定于此。在干扰对应值生成部108中生成干扰对应值时，也可以使用转弯角度。在这种情况下，例如，在积分单元142的后面(下游)附加其他积分单元即可。另外，在该情况下，也可以在相加点140与引出点144之间适当追加增益单元、微分单元等。
上述实施方式可总结如下。
飞翔体控制装置(80)对飞翔体(10)进行控制，该飞翔体(10)具有多个旋转翼(46L、46R、52L、52R、58L、58R、60L、60R)和使多个所述旋转翼分别旋转的多个驱动部(44L、44R、50L、50R、72L、72R、76L、76R)，该飞翔体控制装置(80)具有：指令值生成部(106)，其基于飞翔体的转弯转矩的目标值即转弯转矩目标值而生成转弯转矩指令值；和干扰对应值生成部(108)，其基于由所述指令值生成部生成的所述转弯转矩指令值及使用所述飞翔体所具备的传感器(100)而获取的传感器检测值，生成与由干扰引起的转弯转矩对应的干扰对应值，所述指令值生成部通过从所述转弯转矩目标值中减去由所述干扰对应值生成部生成的所述干扰对应值而生成所述转弯转矩指令值。根据这样的结构，由干扰对应值生成部生成与由干扰引起的转弯转矩对应的干扰对应值。并且，通过从转弯转矩目标值中减去干扰对应值，生成转弯转矩指令值。由于从转弯转矩目标值中减去干扰对应值，因此，生成抵消干扰转弯转矩的转弯转矩指令值。因此，根据上述结构，可以提供一种能够有效地抑制由干扰引起的转弯的飞翔体控制装置和飞翔体。
所述干扰对应值生成部可以通过从所述传感器检测值中减去与所述转弯转矩指令值对应的值及与已由所述干扰对应值生成部得到的干扰对应值对应的值，来生成所述干扰对应值。
飞翔体控制装置(80)还具有设定所述转弯转矩目标值的转弯转矩目标值设定部(104)，所述转弯转矩目标值设定部基于搭乘者(18)的重心移动来设定所述转弯转矩目标值。
飞翔体控制装置(80)还具有设定所述转弯转矩目标值的转弯转矩目标值设定部，所述转弯转矩目标值设定部基于搭乘者对操纵装置(22)的操作量来设定所述转弯转矩目标值。
所述干扰可以是由于搭乘者的重心移动而引起的所述飞翔体的重心位置的变化，或者是由于风而引起的飞翔体的重心位置的变化。
所述指令值生成部可以在所述转弯转矩目标值的符号与所述干扰对应值的符号相同的情况下，通过从所述转弯转矩目标值中减去由所述干扰对应值生成部计算出的所述干扰对应值，来生成所述转弯转矩指令值，并且在所述转弯转矩目标值的符号与所述干扰对应值的符号不同的情况下，不从所述转弯转矩目标值中减去由所述干扰对应值生成部计算出的所述干扰对应值，来生成所述转弯转矩指令值。根据这种结构，在转弯转矩目标值的符号与干扰对应值的符号相同的情况下，将由干扰对应值生成部生成的干扰对应值供给到指令值生成部，因此结果如下。即，在这种情况下，在生成转弯转矩指令值时，从转弯转矩目标值中减去干扰对应值，因此生成干扰转弯转矩被抵消的转弯转矩指令值。另外，根据这样的结构，在转弯转矩目标值的符号与干扰对应值的符号不同的情况下，由干扰对应值生成部生成的干扰对应值不被供给到指令值生成部，因此结果如下。即，在这种情况下，在控制部有意地使飞翔体转弯时有效使用由于干扰而产生的转弯转矩。
所述指令值生成部可以通过从所述转弯转矩目标值中进一步减去通过将所述传感器检测值乘以规定的增益而得到的值，来生成所述转弯转矩指令值。
飞翔体(10)包括上述飞翔体控制装置。
程序是用于使具有多个旋转翼和分别使多个所述旋转翼旋转的多个驱动部的飞翔体所具备的计算机执行如下步骤的程序：基于飞翔体的转弯转矩的目标值即转弯转矩目标值生成转弯转矩指令值的步骤(S2)；基于所述转弯转矩指令值和使用所述飞翔体所具备的传感器而获取的传感器检测值，来生成与由干扰所引起的转弯转矩对应的干扰对应值的步骤，在生成所述转弯转矩指令值的步骤中，通过从所述转弯转矩目标值中减去所述干扰对应值来生成所述转弯转矩指令值。
[附图标记说明]
10：飞翔体；11：机体；18：搭乘者；22：操纵装置；80：控制部(飞翔体控制装置)；82LF、82LR、82RF、82RR：载荷传感器；98：操作量检测传感器；100：角速度传感器(传感器)；102：角度传感器(传感器)；104：转弯转矩目标值设定部；106：指令值生成部；108：干扰对应值生成部；110：指令信号生成部；148：通过选择部。

Claims (8)

1.一种飞翔体控制装置，对飞翔体进行控制，所述飞翔体具有多个旋转翼和使多个所述旋转翼分别旋转的多个驱动部，其特征在于，
所述飞翔体控制装置具有：指令值生成部，其基于所述飞翔体的转弯转矩的目标值即转弯转矩目标值，生成转弯转矩指令值；和干扰对应值生成部，其基于由所述指令值生成部生成的所述转弯转矩指令值及使用所述飞翔体所具备的传感器而获取的传感器检测值，生成与由干扰引起的转弯转矩对应的干扰对应值，
所述指令值生成部通过从所述转弯转矩目标值中减去由所述干扰对应值生成部生成的所述干扰对应值而生成所述转弯转矩指令值，
所述干扰对应值生成部通过从所述传感器检测值中减去与所述转弯转矩指令值对应的值并且减去与已由所述干扰对应值生成部得到的干扰对应值对应的值，来生成所述干扰对应值。
2.根据权利要求1所述的飞翔体控制装置，其特征在于，
还具有转弯转矩目标值设定部，该转弯转矩目标值设定部设定所述转弯转矩目标值，
所述转弯转矩目标值设定部基于搭乘者的重心移动来设定所述转弯转矩目标值。
3.根据权利要求1所述的飞翔体控制装置，其特征在于，
还具有转弯转矩目标值设定部，该转弯转矩目标值设定部设定所述转弯转矩目标值，
所述转弯转矩目标值设定部基于搭乘者对操纵装置的操作量来设定所述转弯转矩目标值。
4.根据权利要求1所述的飞翔体控制装置，其特征在于，
所述干扰是由搭乘者的重心移动而引起的所述飞翔体的重心位置的变化，或是由风而引起的所述飞翔体的重心位置的变化。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的飞翔体控制装置，其特征在于，
所述指令值生成部在所述转弯转矩目标值的符号与所述干扰对应值的符号相同的情况下，通过从所述转弯转矩目标值中减去由所述干扰对应值生成部计算出的所述干扰对应值，来生成所述转弯转矩指令值；所述指令值生成部在所述转弯转矩目标值的符号与所述干扰对应值的符号不同的情况下，不从所述转弯转矩目标值中减去由所述干扰对应值生成部计算出的所述干扰对应值，来生成所述转弯转矩指令值。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的飞翔体控制装置，其特征在于，
所述指令值生成部通过从所述转弯转矩目标值中进一步减去通过将所述传感器检测值乘以规定的增益而得到的值，来生成所述转弯转矩指令值。
7.一种飞翔体，其特征在于，包括权利要求1～6中任一项所述的飞翔体控制装置。
8.一种程序，其特征在于，用于使具有多个旋转翼和分别使多个所述旋转翼旋转的多个驱动部的飞翔体所具备的计算机执行如下步骤：
基于飞翔体的转弯转矩的目标值即转弯转矩目标值生成转弯转矩指令值的步骤；
基于所述转弯转矩指令值和使用所述飞翔体所具备的传感器而获取的传感器检测值，来生成与由干扰所引起的转弯转矩对应的干扰对应值的步骤，
在生成所述转弯转矩指令值的步骤中，通过从所述转弯转矩目标值中减去所述干扰对应值，来生成所述转弯转矩指令值，
在生成所述干扰对应值的步骤中，通过从所述传感器检测值中减去与所述转弯转矩指令值对应的值并且减去与已得到的干扰对应值对应的值，来生成所述干扰对应值。
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