[发明专利]一种无人机姿态控制方法、装置及无人机

说明书

本发明公开了一种无人机姿态控制方法、装置及无人机，涉及无人机技术领域，其中的方法包括：确定需要调整的姿态角偏差，将姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间，在调整中根据与N个角速度控制区间相对应的对应关系对姿态调整角速率进行控制。本发明的无人机姿态控制方法、装置及无人机，将姿态角偏差的调整区间划分为多个角速度控制区间，可以在姿态调整初期使用快速比例控制，加快响应速度，快速消除误差，在姿态调整后期采用反抛物线控制算法，可以减小超调量，能够提高无人机姿态调整以及飞行的稳定性，提高飞行的安全系数，能够提高用户体验。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机姿态控制方法、装置及无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。操控者利用遥控终端的控制杆调节无人机的俯仰角、滚转角姿态以及旋翼的倾斜角度，使无人机获得加速度，也可以通过调节无人机的旋翼的角度，使得无人机在俯仰或滚转姿态不变的情况下实现纵向和横侧向飞行。目前，在对无人机的姿态进行控制时，无人机的姿态控制回路计算期望的姿态角与通过航姿参考系统解算得到的无人机的姿态角的差值，将此差值作为地面坐标系下姿态角偏差，并经过比例控制器得到地面坐标系下期望的姿态调整角速率，采用此姿态调整角速率调整姿态角度。在使用比例控制器对姿态调整角速率进行控制时，如果比例参数过大，则姿态调整角速率过高，使得姿态调整的响应速度快但易超调引起低频振荡，如果比例参数过小，则姿态调整角速率过小，可以减小超调量但姿态调整的响应速度慢，影响无人机的性能并降低用户体验。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种无人机姿态控制方法、装置及无人机。

根据本发明的一个方面，提供一种无人机姿态控制方法，包括：根据无人机需要调整的目标姿态角度，以及无人机当前的实际姿态角度确定需要调整的姿态角偏差；

将所述姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间，并确定在每个角速度控制区间中的姿态调整角速率与姿态角偏差值的对应关系；其中，所述N大于等于2；将无人机的姿态角度调整到所述目标姿态角度，其中，在调整中根据与所述N个角速度控制区间相对应的对应关系对所述姿态调整角速率进行控制。

可选地，所述对应关系包括：比例函数关系、反抛物线函数关系。

可选地，所述将所述姿态角偏差的调整区间划分为N个角速度控制区间包括：将所述姿态角偏差的数值区间划分为连续的第一角速度控制区间和第二角速度控制区间，其中，所述第一角速度控制区间中的姿态角偏差值的绝对值小于所述第二角速度控制区间中的姿态角偏差值的绝对值；所述确定在每个角速度控制区间中的姿态调整角速率与姿态角偏差值的对应关系包括：在所述第一角速度控制区间中，确定所述姿态调整角速率与所述姿态角偏差值为比例函数关系；在所述第二角速度控制区间中，确定所述姿态调整角速率与所述姿态角偏差值为反抛物线函数关系。

可选地，所述在调整中根据与所述N个角速度控制区间相对应的对应关系对所述姿态调整角速率进行控制包括：在所述第一角速度控制区间中，基于所述姿态角偏差值、并根据所述比例函数关系对所述姿态调整角速率进行控制；实时获取所述姿态角偏差值，当确定所述姿态角偏差值增大至所述第一角速度控制区间与所述第二角速度控制区间的区间界限值时，基于所述姿态角偏差值、并切换为所述反抛物线函数关系对所述姿态调整角速率进行控制。

可选地，确定所述比例函数关系

Rate_des＝k_p·Att_error；

其中，Rate_des为所述姿态调整角速率，k_p为比例控制参数，k_p＞0，Att_error为所述姿态角偏差值；确定所述反抛物线函数关系为：