CN117950417A - 针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法及设备。所述方法包括：在任一竖直运动平面内构建第一运动及动力学模型并确定型号约束条件；对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器并整定控制系数；对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器并整定控制系数；将预定型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位。本发明可以将预定型号范围内的多种型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位，提高了双旋翼无人机悬停镇定的鲁棒性，确保了采用双旋翼无人机进行相关作业的工程进度不被延误。
Description
技术领域
本发明实施例涉及双旋翼无人机技术领域，尤其涉及一种针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法及设备。
背景技术
双旋翼无人机是一种具有两个旋翼的无人机系统，具备灵活的飞行特性。双旋翼无人机可以通过控制旋翼的旋转速度和角度来实现多种飞行动作。与传统的四旋翼无人机相比，由于双旋翼无人机的旋翼数量减少了一半，因此双旋翼无人机的重量更轻且续航能力更强，且由于体积的缩减，双旋翼无人机也更适合在相对狭小的空间（如垂直管道中）中操作。然而，双旋翼无人机采用两个对称的旋翼控制机身的移动和姿态，导致其在空中悬停时的稳定性不如四旋翼无人机，虽然相关技术中也提出了一些双旋翼无人机悬停镇定方法，但是这些技术手段仅仅针对单一型号的双旋翼无人机进行悬停镇定控制，在实际应用中如果需要多种型号的双旋翼无人机配合使用（如对不同粗细的管道或竖井进行悬停检测），则需要对每种型号的双旋翼无人机均提供一套悬停镇定算法，这会造成双旋翼无人机使用成本上升，且有些时候由于算法无法及时加载到相应的双旋翼无人机上，会造成检测工作停工，产生额外的经济损失。因此，开发一种针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法及设备，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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，包括：在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件；对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，并整定第一分控制器的控制系数；对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，并整定第二分控制器的控制系数；启动控制系数整定后的第一分控制器和第二分控制器共同控制所述第一运动及动力学模型，将预定型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件，包括：，/>，/>，/>，/>，，/>，/>，/>，
其中，x为任一竖直运动平面内双旋翼无人机的横坐标；y为任一竖直运动平面内双旋翼无人机的纵坐标；v为双旋翼无人机在任一竖直运动平面内的运动速度；为任一竖直运动平面内双旋翼无人机运动速度方向与横坐标轴的夹角；w为所述夹角相对时长的变化量；m为双旋翼无人机质量；/>为作用在一个旋翼上的力矩；/>为作用在另一个旋翼上的力矩；R为旋翼半径；J为双旋翼无人机运动惯量；D为旋翼臂长度；/>为旋翼半径最小值；/>为旋翼半径最大值；/>为旋翼臂长度最小值；/>为旋翼臂长度最大值；/>为双旋翼无人机质量最小值；/>为双旋翼无人机质量最大值；/>为双旋翼无人运动机惯量最小值；为双旋翼无人机运动惯量最大值；/>为对时长求导数。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，包括：第一子模型：，第二子模型：/>，变量替换：/>，
其中，为第一替换变量；/>为第二替换变量；/>为第三替换变量；/>为第四替换变量；/>为第五替换变量；/>为第一分控制器；/>为第二分控制器。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，包括：，/>，/>，，
其中，为第一控制系数；/>为第四控制系数；/>为指数收敛项；/>为收敛系数；e为自然指数；/>为特征值配置标准系数，且/>；t为时长；/>为求向量范数符号；为第一中间向量。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述并整定第一分控制器的控制系数，包括：若存在第一控制系数及第四控制系数/>，使得第一子模型的系数矩阵/>的特征值/>和/>满足/>，则确定第一分控制器是使第一子模型收敛的，且第一分控制器的控制系数是可整定的。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，包括：，，/>，/>，/>，，
其中，为坐标变换量；/>为第二变换子模型的第一子系数矩阵；C为第二变换子模型的子系数向量；/>为第二变换子模型的第二子系数矩阵；diag为对角矩阵符号；/>为第二控制系数；/>为第三控制系数；/>为第五控制系数。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述并整定第二分控制器的控制系数，包括：若存在第二控制系数、第三控制系数/>及第五控制系数/>，使得/>所有特征值的实部均小于/>，则确定第一分控制器及第二分控制器是共同使第二子模型收敛的，且第二分控制器的控制系数是可整定的。
第二方面，本发明的实施例提供了一种针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，包括：第一主模块，用于实现在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件；第二主模块，用于实现对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，并整定第一分控制器的控制系数；第三主模块，用于实现对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，并整定第二分控制器的控制系数；第四主模块，用于实现启动控制系数整定后的第一分控制器和第二分控制器共同控制所述第一运动及动力学模型，将预定型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位。
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、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，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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法。
本发明实施例提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法及设备，通过将双旋翼无人机的运动分解到单个的竖直运动平面内并建立相关模型，为相关模型构建并加载第一分控制器和第二分控制器对相关模型进行共同控制，可以将预定型号范围内的多种型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位，提高了双旋翼无人机悬停镇定的鲁棒性，确保了采用双旋翼无人机进行相关作业的工程进度不被延误。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置结构示意图；
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多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定控制效果示意图。
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。若以下实施例中存在步骤编号，仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
本发明实施例提供了一种针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，参见图1，该方法包括：在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件；对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，并整定第一分控制器的控制系数；对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，并整定第二分控制器的控制系数；启动控制系数整定后的第一分控制器和第二分控制器共同控制所述第一运动及动力学模型，将预定型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位。需要说明的是，所述旋翼臂长度是指连接双旋翼无人机机体与旋翼的部件的长度。本发明技术方案将双旋翼无人机的运动分解到多个竖直运动平面（单个运动平面内包含双旋翼无人机的质心点和旋翼旋转点）内，这样方便对双旋翼无人机进行相应建模并后续加载相应控制器，全部竖直运动平面共同构成了双旋翼无人机的运动空间。竖直运动平面定义为包含预定镇定点位及通过所述待镇定点位的铅垂线的竖直平面。在控制开始时，可以将待控制双旋翼无人机的姿态调整至任一竖直运动平面内，然后即可加载本发明的技术方案对双旋翼无人机进行预定镇定点位悬停镇定。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件，包括：
，/>，/>，/>，/>，
，/>，/>，/>，
其中，x为任一竖直运动平面内双旋翼无人机的横坐标；y为任一竖直运动平面内双旋翼无人机的纵坐标；v为双旋翼无人机在任一竖直运动平面内的运动速度；为任一竖直运动平面内双旋翼无人机运动速度方向与横坐标轴的夹角；w为所述夹角相对时长的变化量；m为双旋翼无人机质量；/>为作用在一个旋翼上的力矩；/>为作用在另一个旋翼上的力矩；R为旋翼半径；J为双旋翼无人机运动惯量；D为旋翼臂长度；/>为旋翼半径最小值；/>为旋翼半径最大值；/>为旋翼臂长度最小值；/>为旋翼臂长度最大值；/>为双旋翼无人机质量最小值；/>为双旋翼无人机质量最大值；/>为双旋翼无人运动机惯量最小值；为双旋翼无人机运动惯量最大值；/>为对时长求导数。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，包括：
第一子模型：，第二子模型：/>，
变量替换：，
其中，为第一替换变量；/>为第二替换变量；/>为第三替换变量；/>为第四替换变量；/>为第五替换变量；/>为第一分控制器；/>为第二分控制器。需要说明的是，进行模型的转换是为了将第一运动及动力学模型转换为更便于镇定控制的第二飞控模型（由第一子模型及第二子模型共同构成），这样就方便设计相应的控制器。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，包括：
，/>，/>，，
其中，为第一控制系数；/>为第四控制系数；/>为指数收敛项；/>为收敛系数；e为自然指数；/>为特征值配置标准系数，且/>；t为时长；/>为求向量范数符号；为第一中间向量。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述并整定第一分控制器的控制系数，包括：若存在第一控制系数及第四控制系数/>，使得第一子模型的系数矩阵的特征值/>和/>满足/>，则确定第一分控制器是使第一子模型收敛的，且第一分控制器的控制系数是可整定的。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，包括：
，/>，/>，
，/>，/>，
其中，为坐标变换量；/>为第二变换子模型的第一子系数矩阵；C为第二变换子模型的子系数向量；/>为第二变换子模型的第二子系数矩阵；diag为对角矩阵符号；/>为第二控制系数；/>为第三控制系数；/>为第五控制系数。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，所述并整定第二分控制器的控制系数，包括：若存在第二控制系数、第三控制系数/>及第五控制系数/>，使得/>所有特征值的实部均小于/>，则确定第一分控制器及第二分控制器是共同使第二子模型收敛的，且第二分控制器的控制系数是可整定的。需要说明的是，通过本发明技术方案介绍的控制系数整定方式对第一控制系数/>、第二控制系数/>、第三控制系数/>、第四控制系数/>及第五控制系数/>进行整定后，即可采用整定后的第一分控制器与第二分控制器的组合形式如下：
对第一运动及动力学模型进行控制，最终将双旋翼无人机镇定在期望点处。在另一实施例中，，/>，/>，/>，/>，，/>，/>。取标准型双旋翼无人机的规格标准为R=0.2米，D=0.3米，m=0.5千克，J=0.2千克*平方米，则在上述型号范围内的双旋翼无人机的定点悬停镇定效果可以参见图4（图4中单位为米），可见采用本发明提出的双控制器技术方案，可以将预定型号范围内（如前述所列范围，即与标准型双旋翼无人机的各种型号参数可以有±20%的容错空间）将多款双旋翼无人机稳定镇定到预定点位（如图4中的（0,0）点）。
本发明实施例提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，通过将双旋翼无人机的运动分解到单个的竖直运动平面内并建立相关模型，为相关模型构建并加载第一分控制器和第二分控制器对相关模型进行共同控制，可以将预定型号范围内的多种型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位，提高了双旋翼无人机悬停镇定的鲁棒性，确保了采用双旋翼无人机进行相关作业的工程进度不被延误。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，该装置用于执行上述方法实施例中的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法。参见图2，该装置包括：第一主模块，用于实现在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件；第二主模块，用于实现对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，并整定第一分控制器的控制系数；第三主模块，用于实现对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，并整定第二分控制器的控制系数；第四主模块，用于实现启动控制系数整定后的第一分控制器和第二分控制器共同控制所述第一运动及动力学模型，将预定型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位。
本发明实施例提供的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，采用图2中的若干模块，通过将双旋翼无人机的运动分解到单个的竖直运动平面内并建立相关模型，为相关模型构建并加载第一分控制器和第二分控制器对相关模型进行共同控制，可以将预定型号范围内的多种型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位，提高了双旋翼无人机悬停镇定的鲁棒性，确保了采用双旋翼无人机进行相关作业的工程进度不被延误。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，还包括：第一子模块，用于实现所述在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件，包括：
，/>，/>，/>，/>，
，/>，/>，/>，
其中，x为任一竖直运动平面内双旋翼无人机的横坐标；y为任一竖直运动平面内双旋翼无人机的纵坐标；v为双旋翼无人机在任一竖直运动平面内的运动速度；为任一竖直运动平面内双旋翼无人机运动速度方向与横坐标轴的夹角；w为所述夹角相对时长的变化量；m为双旋翼无人机质量；/>为作用在一个旋翼上的力矩；/>为作用在另一个旋翼上的力矩；R为旋翼半径；J为双旋翼无人机运动惯量；D为旋翼臂长度；/>为旋翼半径最小值；/>为旋翼半径最大值；/>为旋翼臂长度最小值；/>为旋翼臂长度最大值；/>为双旋翼无人机质量最小值；/>为双旋翼无人机质量最大值；/>为双旋翼无人运动机惯量最小值；为双旋翼无人机运动惯量最大值；/>为对时长求导数。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，还包括：第二子模块，用于实现所述对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，包括：
第一子模型：，第二子模型：/>，变量替换：，
其中，为第一替换变量；/>为第二替换变量；/>为第三替换变量；/>为第四替换变量；/>为第五替换变量；/>为第一分控制器；/>为第二分控制器。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，还包括：第三子模块，用于实现所述向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，包括：
，/>，/>，，
其中，为第一控制系数；/>为第四控制系数；/>为指数收敛项；/>为收敛系数；e为自然指数；/>为特征值配置标准系数，且/>；t为时长；/>为求向量范数符号；为第一中间向量。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，还包括：第四子模块，用于实现所述并整定第一分控制器的控制系数，包括：若存在第一控制系数及第四控制系数/>，使得第一子模型的系数矩阵/>的特征值/>和/>满足/>，则确定第一分控制器是使第一子模型收敛的，且第一分控制器的控制系数是可整定的。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，还包括：第五子模块，用于实现所述对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，包括：
，/>，/>，
，/>，/>，
其中，为坐标变换量；/>为第二变换子模型的第一子系数矩阵；C为第二变换子模型的子系数向量；/>为第二变换子模型的第二子系数矩阵；diag为对角矩阵符号；/>为第二控制系数；/>为第三控制系数；/>为第五控制系数。
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针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，还包括：第六子模块，用于实现所述并整定第二分控制器的控制系数，包括：若存在第二控制系数、第三控制系数/>及第五控制系数/>，使得/>所有特征值的实部均小于/>，则确定第一分控制器及第二分控制器是共同使第二子模型收敛的，且第二分控制器的控制系数是可整定的。
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。任何“预定阈值”，“预设阈值”等类似表述如未标出具体数值，则本领域普通技术人员可以通过简单试验或相应调试确定其具体数值。
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 (10)
1.一种针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，其特征在于，包括：在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件；对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，并整定第一分控制器的控制系数；对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，并整定第二分控制器的控制系数；启动控制系数整定后的第一分控制器和第二分控制器共同控制所述第一运动及动力学模型，将预定型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位。
2.根据权利要求1所述的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，其特征在于，所述在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件，包括：，/>，/>，/>，/>，/>，，/>，/>，
其中，x为任一竖直运动平面内双旋翼无人机的横坐标；y为任一竖直运动平面内双旋翼无人机的纵坐标；v为双旋翼无人机在任一竖直运动平面内的运动速度；为任一竖直运动平面内双旋翼无人机运动速度方向与横坐标轴的夹角；w为所述夹角相对时长的变化量；m为双旋翼无人机质量；/>为作用在一个旋翼上的力矩；/>为作用在另一个旋翼上的力矩；R为旋翼半径；J为双旋翼无人机运动惯量；D为旋翼臂长度；/>为旋翼半径最小值；/>为旋翼半径最大值；/>为旋翼臂长度最小值；/>为旋翼臂长度最大值；/>为双旋翼无人机质量最小值；/>为双旋翼无人机质量最大值；/>为双旋翼无人运动机惯量最小值；/>为双旋翼无人机运动惯量最大值；/>为对时长求导数。
3.根据权利要求2所述的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，其特征在于，所述对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，包括：
第一子模型：，
第二子模型：，
变量替换：，
其中，为第一替换变量；/>为第二替换变量；/>为第三替换变量；/>为第四替换变量；为第五替换变量；/>为第一分控制器；/>为第二分控制器。
4.根据权利要求3所述的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，其特征在于，所述向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，包括：，，/>，/>，
其中，为第一控制系数；/>为第四控制系数；/>为指数收敛项；/>为收敛系数；e为自然指数；/>为特征值配置标准系数，且/>；t为时长；/>为求向量范数符号；/>为第一中间向量。
5.根据权利要求4所述的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，其特征在于，所述并整定第一分控制器的控制系数，包括：若存在第一控制系数及第四控制系数/>，使得第一子模型的系数矩阵/>的特征值/>和/>满足/>，则确定第一分控制器是使第一子模型收敛的，且第一分控制器的控制系数是可整定的。
6.根据权利要求5所述的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，其特征在于，所述对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，包括：，/>，，/>，/>，/>，
其中，为坐标变换量；/>为第二变换子模型的第一子系数矩阵；C为第二变换子模型的子系数向量；/>为第二变换子模型的第二子系数矩阵；diag为对角矩阵符号；/>为第二控制系数；/>为第三控制系数；/>为第五控制系数。
7.根据权利要求6所述的针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定方法，其特征在于，所述并整定第二分控制器的控制系数，包括：若存在第二控制系数、第三控制系数/>及第五控制系数/>，使得/>所有特征值的实部均小于/>，则确定第一分控制器及第二分控制器是共同使第二子模型收敛的，且第二分控制器的控制系数是可整定的。
8.一种针对多型号双旋翼无人机的定点悬停镇定装置，其特征在于，包括：第一主模块，用于实现在任一竖直运动平面内构建双旋翼无人机关于旋翼半径、旋翼臂长度、机身质量及运动惯量的第一运动及动力学模型，并确定第一运动及动力学模型的型号约束条件；第二主模块，用于实现对第一运动及动力学模型进行变量替换得到第二飞控模型，向第二飞控模型中的第一子模型加载第一分控制器，并整定第一分控制器的控制系数；第三主模块，用于实现对第二飞控模型中的第二子模型进行坐标变换得到第二变换子模型，向第二变换子模型加载第二分控制器，并整定第二分控制器的控制系数；第四主模块，用于实现启动控制系数整定后的第一分控制器和第二分控制器共同控制所述第一运动及动力学模型，将预定型号的双旋翼无人机悬停镇定在预定点位。
9.一种电子设备，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7任一项权利要求所述的方法。
10.一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，所述计算机指令使计算机执行权利要求1至7中任一项权利要求所述的方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104597909A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-05-06 | 深圳市鸣鑫航空科技有限公司 | 共轴双旋翼无人直升机飞行控制算法 |
| CN109656258A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-19 | 南京航空航天大学 | 一种小型无人机飞行高度及飞行姿态解耦镇定控制方法 |
| CN110254703A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-20 | 福州大学 | 一种倾转双旋翼自动悬停t型无人机系统 |
| CN113353284A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-07 | 贵州理工学院 | 一种纵列双旋翼无人植保系统、构建方法、介质、计算机 |
| CN114063447A (zh) * | 2020-08-04 | 2022-02-18 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于动力学分析的双倾转旋翼无人机模式过渡控制方法 |
| CN117519280A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-02-06 | 大连理工大学 | 一种基于管道模型预测控制的四旋翼无人机高度控制方法 |
-
2024
- 2024-03-14 CN CN202410288353.XA patent/CN117950417B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104597909A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-05-06 | 深圳市鸣鑫航空科技有限公司 | 共轴双旋翼无人直升机飞行控制算法 |
| CN109656258A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-19 | 南京航空航天大学 | 一种小型无人机飞行高度及飞行姿态解耦镇定控制方法 |
| CN110254703A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-20 | 福州大学 | 一种倾转双旋翼自动悬停t型无人机系统 |
| CN114063447A (zh) * | 2020-08-04 | 2022-02-18 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于动力学分析的双倾转旋翼无人机模式过渡控制方法 |
| CN113353284A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-07 | 贵州理工学院 | 一种纵列双旋翼无人植保系统、构建方法、介质、计算机 |
| CN117519280A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-02-06 | 大连理工大学 | 一种基于管道模型预测控制的四旋翼无人机高度控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 许景辉 等: "倾转三旋翼垂直起降无人机悬停姿态控制", 《农业机械学报》, vol. 49, no. 10, 31 October 2018 (2018-10-31), pages 16 - 22 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117950417B (zh) | 2024-06-18 |
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