CN115129089B - 无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法及设备 - Google Patents

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CN115129089B CN202211038542.9A CN202211038542A CN115129089B CN 115129089 B CN115129089 B CN 115129089B CN 202211038542 A CN202211038542 A CN 202211038542A CN 115129089 B CN115129089 B CN 115129089B
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

Abstract

本发明提供了一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法及设备。所述方法包括：获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系；采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型；根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型；采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，在所述容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上。本发明可以将长度各异的连接部的拖挂横幅输送到预定轨迹上，对拖挂横幅的连接部长度误差的容错能力较好，提高了无人机拖挂横幅进行飞行宣传的泛化性。

Description

无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法及设备
技术领域
本发明实施例涉及无人机飞控技术领域，尤其涉及一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法及设备。
背景技术
当前，无人机在许多领域得到了广泛应用，其商业价值也越来越得到人们的重视。例如一些商家采用无人机尾部拖挂横幅进行广告宣传，在预先设定了无人机飞行轨迹后实现将横幅也控制在预定轨迹上进行飞行，以达到期望的宣传效果。但是，由于不同横幅在与无人机进行连接时的连接部（如绳索）的长度并不是统一固定的，总是与预设连接部长度存在或多或少的长度偏差，进而导致无人机按照原有预设轨迹进行飞行的时候无法将横幅输送到期望的轨迹上，进而无法实现期望的宣传效果。针对这一缺陷，开发一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，包括：获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系；采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型；根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型；采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，在所述容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 366646DEST_PATH_IMAGE002
为拖挂横幅的角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为无人机的线速度，
Figure 788531DEST_PATH_IMAGE004
为无人机连接部与拖挂横幅连接部的夹角，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为无人机的角速度，
Figure 319613DEST_PATH_IMAGE006
为无人机连接部长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为拖挂横幅连接部长度，
Figure 517245DEST_PATH_IMAGE008
为拖挂横幅的线速度。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 173617DEST_PATH_IMAGE010
为拖挂横幅纵向坐标与幻影横幅纵向坐标的差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为
Figure 332066DEST_PATH_IMAGE010
对于时长的导数，
Figure 610381DEST_PATH_IMAGE012
为拖挂横幅水平角与幻影横幅水平角的差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为
Figure 803465DEST_PATH_IMAGE012
对于时长的导数，M为拖挂横幅角速度与速度比例系数，N为幻影横幅角速度与线速度比例系数，
Figure 4640DEST_PATH_IMAGE014
为幻影横幅角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为幻影横幅线速度，
Figure 384805DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
对于时长的导数。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，包括：
Figure 463882DEST_PATH_IMAGE018
其中，K为控制律。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 511472DEST_PATH_IMAGE020
为容错控制量，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为
Figure 883548DEST_PATH_IMAGE020
对于时长的导数。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，包括：取无人机连接部长度的估计值为
Figure 688693DEST_PATH_IMAGE022
，拖挂横幅连接部长度的估计值为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，
Figure 804416DEST_PATH_IMAGE024
，采用计算机计算使得所述最终系统模型为能控模型的
Figure DEST_PATH_IMAGE025
与
Figure 644196DEST_PATH_IMAGE026
的容错范围，则无人机连接部长度及拖挂横幅连接部长度在所述容错范围内时，无人机均控制拖挂横幅飞行在预设轨迹上。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上，包括：确保拖挂横幅渐近跟踪至半径为5米的圆形轨迹上。
第二方面，本发明的实施例提供了一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，包括：第一主模块，用于获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系；第二主模块，用于采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型；第三主模块，用于根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型；第四主模块，用于采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，在所述容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上。
第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法。
第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法。
本发明实施例提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法及设备，通过构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型并转换为最终轨迹误差模型，引入容错控制量后得到最终系统模型，在容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上，可以将长度各异的连接部的拖挂横幅输送到预定轨迹上，对拖挂横幅的连接部长度误差的容错能力较好，提高了无人机拖挂横幅进行飞行宣传的泛化性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的使最终系统模型能控的无人机连接部和拖挂横幅连接部的数值解范围示意图；
图5为本发明实施例提供的拖挂横幅控制效果对比示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，参见图1，该方法包括：获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系；采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型；根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型；采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，在所述容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
（1）
其中，
Figure 685708DEST_PATH_IMAGE028
为拖挂横幅的角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为无人机的线速度，
Figure 306046DEST_PATH_IMAGE030
为无人机连接部与拖挂横幅连接部的夹角，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为无人机的角速度，
Figure 959881DEST_PATH_IMAGE032
为无人机连接部长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为拖挂横幅连接部长度，
Figure 919747DEST_PATH_IMAGE034
为拖挂横幅的线速度。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
（2）
其中，
Figure 633625DEST_PATH_IMAGE036
为拖挂横幅纵向坐标与幻影横幅纵向坐标的差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为
Figure 977144DEST_PATH_IMAGE038
对于时长的导数，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为拖挂横幅水平角与幻影横幅水平角的差值，
Figure 434670DEST_PATH_IMAGE040
为
Figure 249042DEST_PATH_IMAGE039
对于时长的导数，M为拖挂横幅角速度与速度比例系数，N为幻影横幅角速度与线速度比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为幻影横幅角速度，
Figure 133821DEST_PATH_IMAGE042
为幻影横幅线速度，
Figure 400855DEST_PATH_IMAGE043
为
Figure 662072DEST_PATH_IMAGE044
对于时长的导数。
具体地，首先定义相应的跟踪误差，采用幻影法定义路径跟踪误差。
假定
Figure 330950DEST_PATH_IMAGE045
为在期望几何路径上运动的幻影横幅的位置和姿态，
Figure 324314DEST_PATH_IMAGE046
为幻影横幅的运动线速度和角速度，则可以得到幻影横幅的运动方程为：
Figure 657074DEST_PATH_IMAGE047
为了保证幻影横幅总是保持在期望几何路径上运动，要求幻影横幅的初始位置在期望几何路径上，初始运动方向沿路径的切线方向，并且其运动角速度和线速度之比等于期望几何路径的曲率，即
Figure 659665DEST_PATH_IMAGE048
定义跟踪误差
Figure 245367DEST_PATH_IMAGE049
为拖挂横幅和幻影横幅的位姿误差在固连于幻影横幅的坐标系中的投影，即：
Figure 409632DEST_PATH_IMAGE050
对上式求导可以得到如下跟踪误差方程：
Figure 651258DEST_PATH_IMAGE051
由于幻影横幅的位置和姿态以及运动线速度均是由拖挂横幅在几何路径的投影所得到的，所以有
Figure 254277DEST_PATH_IMAGE052
。由
Figure 632169DEST_PATH_IMAGE053
可以得到
Figure 295231DEST_PATH_IMAGE054
由此可以得到拖挂横幅的飞行轨迹误差模型如（2）式所示。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，包括：
Figure 758574DEST_PATH_IMAGE055
（3）
其中，K为控制律。
具体地，由于系统的真实控制变量为无人机的角速度
Figure 102968DEST_PATH_IMAGE056
，因此利用速度逆推关系（1）可以将（2）中的变量
Figure 899147DEST_PATH_IMAGE057
变换成变量
Figure 670794DEST_PATH_IMAGE058
，最终可得最终轨迹误差模型如（3）式所示。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型，包括：
Figure 621433DEST_PATH_IMAGE059
（4）
其中，
Figure 566255DEST_PATH_IMAGE060
为容错控制量，
Figure 918739DEST_PATH_IMAGE061
为
Figure 923604DEST_PATH_IMAGE060
对于时长的导数。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，包括：取无人机连接部长度的估计值为
Figure 361539DEST_PATH_IMAGE062
，拖挂横幅连接部长度的估计值为
Figure 47735DEST_PATH_IMAGE063
，
Figure 317042DEST_PATH_IMAGE064
，采用计算机计算使得所述最终系统模型为能控模型的
Figure 430492DEST_PATH_IMAGE065
与
Figure 355722DEST_PATH_IMAGE066
的容错范围，则无人机连接部长度及拖挂横幅连接部长度在所述容错范围内时，无人机均控制拖挂横幅飞行在预设轨迹上。
具体地，由于（4）式中的系数和
Figure 140882DEST_PATH_IMAGE067
有关，为使最终系统模型能控。为此可以利用
Figure 467959DEST_PATH_IMAGE068
的估计值
Figure 549047DEST_PATH_IMAGE069
来计算使最终系统模型能控的
Figure 961574DEST_PATH_IMAGE070
的数值解范围。如图4通过计算机仿真给出了当
Figure 989573DEST_PATH_IMAGE071
，
Figure 233472DEST_PATH_IMAGE072
时，使最终系统模型能控的
Figure 688724DEST_PATH_IMAGE073
的取值范围。只要实际参数落在图4中的阴影区内，就可以保证最终系统模型（即拖挂横幅）对期望几何路径的渐近跟踪。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，所述确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上，包括：确保拖挂横幅渐近跟踪至半径为5米的圆形轨迹上。
具体可以参见图5，图5中左侧为未采用本发明的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法时，无人机拖曳拖挂横幅进行飞行的效果，而图5中右侧为采用本发明的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法时，无人机拖曳拖挂横幅进行飞行的效果。可见，未采用本方法时拖挂横幅无法稳定跟踪半径为5米的圆形期望轨迹，由于拖挂横幅的连接部的长度有变化，其在期望轨迹附近震颤，采用本方法后，拖挂横幅可以在精确跟踪到期望轨迹上。
本发明实施例提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，通过构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型并转换为最终轨迹误差模型，引入容错控制量后得到最终系统模型，在容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上，可以将长度各异的连接部的拖挂横幅输送到预定轨迹上，对拖挂横幅的连接部长度误差的容错能力较好，提高了无人机拖挂横幅进行飞行宣传的泛化性。
本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，该装置用于执行上述方法实施例中的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法。参见图2，该装置包括：第一主模块，用于获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系；第二主模块，用于采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型；第三主模块，用于根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型；第四主模块，用于采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，在所述容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上。
本发明实施例提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，采用图2中的若干模块，通过构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型并转换为最终轨迹误差模型，引入容错控制量后得到最终系统模型，在容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上，可以将长度各异的连接部的拖挂横幅输送到预定轨迹上，对拖挂横幅的连接部长度误差的容错能力较好，提高了无人机拖挂横幅进行飞行宣传的泛化性。
需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，还包括：第一子模块，用于实现所述获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系，包括：
Figure 385285DEST_PATH_IMAGE074
其中，
Figure 951396DEST_PATH_IMAGE075
为拖挂横幅的角速度，
Figure 816846DEST_PATH_IMAGE076
为无人机的线速度，
Figure 442999DEST_PATH_IMAGE077
为无人机连接部与拖挂横幅连接部的夹角，
Figure 564539DEST_PATH_IMAGE078
为无人机的角速度，
Figure 996657DEST_PATH_IMAGE079
为无人机连接部长度，
Figure 152832DEST_PATH_IMAGE080
为拖挂横幅连接部长度，
Figure 12204DEST_PATH_IMAGE081
为拖挂横幅的线速度。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，还包括：第二子模块，用于实现所述采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型，包括：
Figure 621039DEST_PATH_IMAGE082
其中，
Figure 591269DEST_PATH_IMAGE083
为拖挂横幅纵向坐标与幻影横幅纵向坐标的差值，
Figure 601951DEST_PATH_IMAGE084
为
Figure 569907DEST_PATH_IMAGE083
对于时长的导数，
Figure 232750DEST_PATH_IMAGE085
为拖挂横幅水平角与幻影横幅水平角的差值，
Figure 944354DEST_PATH_IMAGE086
为
Figure 871859DEST_PATH_IMAGE085
对于时长的导数，M为拖挂横幅角速度与速度比例系数，N为幻影横幅角速度与线速度比例系数，
Figure 10716DEST_PATH_IMAGE087
为幻影横幅角速度，
Figure 594144DEST_PATH_IMAGE088
为幻影横幅线速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE089
为
Figure 171756DEST_PATH_IMAGE090
对于时长的导数。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，还包括：第三子模块，用于实现所述根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE091
其中，K为控制律。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，还包括：第四子模块，用于实现所述在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型，包括：
Figure 953767DEST_PATH_IMAGE092
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE093
为容错控制量，
Figure 827308DEST_PATH_IMAGE094
为
Figure 898032DEST_PATH_IMAGE093
对于时长的导数。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，还包括：第五子模块，用于实现所述采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，包括：取无人机连接部长度的估计值为
Figure 13756DEST_PATH_IMAGE095
，拖挂横幅连接部长度的估计值为
Figure 853536DEST_PATH_IMAGE096
，
Figure 334195DEST_PATH_IMAGE097
，采用计算机计算使得所述最终系统模型为能控模型的
Figure 954533DEST_PATH_IMAGE098
与
Figure DEST_PATH_IMAGE099
的容错范围，则无人机连接部长度及拖挂横幅连接部长度在所述容错范围内时，无人机均控制拖挂横幅飞行在预设轨迹上。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法装置，还包括：第六子模块，用于实现所述确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上，包括：确保拖挂横幅渐近跟踪至半径为5米的圆形轨迹上。
本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元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）执行本发明各个方法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。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行各个实施例或者实施例的一些部分所述的方法。
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系统、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。基于这种认识，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，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。
需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，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它要素，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……"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。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，其特征在于，包括：获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系；采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型；根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型；采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，在所述容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上；所述获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为拖挂横幅的角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为无人机的线速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为无人机连接部与拖挂横幅连接部的夹角，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为无人机的角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为无人机连接部长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为拖挂横幅连接部长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为拖挂横幅的线速度；所述采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为拖挂横幅纵向坐标与幻影横幅纵向坐标的差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为
Figure DEST_PATH_IMAGE024
对于时长的导数，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为拖挂横幅水平角与幻影横幅水平角的差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
为
Figure DEST_PATH_IMAGE026A
对于时长的导数，M为拖挂横幅角速度与速度比例系数，N为幻影横幅角速度与线速度比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为幻影横幅角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为幻影横幅线速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为
Figure DEST_PATH_IMAGE036
对于时长的导数；幻影横幅为拖挂横幅在几何路径上投影得到，幻影横幅的位置和姿态以及运动线速度均是由拖挂横幅在几何路径的投影所得到的。
2.根据权利要求1所述的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，其特征在于，所述根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
其中，K为控制律。
3.根据权利要求2所述的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，其特征在于，所述在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE040
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为容错控制量，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
为
Figure DEST_PATH_IMAGE042A
对于时长的导数。
4.根据权利要求3所述的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，其特征在于，所述采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，包括：取无人机连接部长度的估计值为
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，拖挂横幅连接部长度的估计值为
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，采用计算机计算使得所述最终系统模型为能控模型的
Figure DEST_PATH_IMAGE052
与
Figure DEST_PATH_IMAGE054
的容错范围，则无人机连接部长度及拖挂横幅连接部长度在所述容错范围内时，无人机均控制拖挂横幅飞行在预设轨迹上。
5.根据权利要求4所述的无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制方法，其特征在于，所述确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上，包括：确保拖挂横幅渐近跟踪至半径为5米的圆形轨迹上。
6.一种无人机拖挂横幅飞行轨迹容错控制装置，其特征在于，包括：第一主模块，用于获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系；第二主模块，用于采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型；第三主模块，用于根据所述速度关系将拖挂横幅的飞行轨迹误差模型转换为最终轨迹误差模型，在最终轨迹误差模型中引入容错控制量得到最终系统模型；第四主模块，用于采用工程打点法确定拖挂横幅连接部长度和无人机连接部长度的容错范围，在所述容错范围内采用容错控制量对最终系统模型进行控制，确保拖挂横幅飞行在预设轨迹上；所述获取无人机与拖挂横幅在飞行时的速度关系，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
为拖挂横幅的角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
为无人机的线速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
为无人机连接部与拖挂横幅连接部的夹角，
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
为无人机的角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE012A
为无人机连接部长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE014A
为拖挂横幅连接部长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE016A
为拖挂横幅的线速度；所述采用幻影法构建拖挂横幅的飞行轨迹误差模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE018A
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE020A
为拖挂横幅纵向坐标与幻影横幅纵向坐标的差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE022A
为
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
对于时长的导数，
Figure DEST_PATH_IMAGE026AA
为拖挂横幅水平角与幻影横幅水平角的差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE028A
为
Figure DEST_PATH_IMAGE026AAA
对于时长的导数，M为拖挂横幅角速度与速度比例系数，N为幻影横幅角速度与线速度比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE030A
为幻影横幅角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE032A
为幻影横幅线速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE034A
为
Figure DEST_PATH_IMAGE036A
对于时长的导数；幻影横幅为拖挂横幅在几何路径上投影得到，幻影横幅的位置和姿态以及运动线速度均是由拖挂横幅在几何路径的投影所得到的。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，
所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至5任一项权利要求所述的方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1至5中任一项权利要求所述的方法。
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