[发明专利]电动多旋翼飞行器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器控制技术领域，特别是涉及一种电动多旋翼飞行器的控制方法。

背景技术

电动多旋翼飞行器是一种结构简单、操控灵活、飞行姿态稳定的飞行器。一般常见的有四轴、六轴、八轴等不同种类。得益于近年来微机电、传感器技术的发展，多旋翼飞行器被广泛应用于航模、空中拍摄平台等领域。

以最常见X型布局四轴飞行器为例，多旋翼飞行器控制方法一般为：飞控发出高度控制信号，所有旋翼同步增减转速；飞控发出航向控制信号，处于对角线的两组旋翼分别增减转速；飞控发出俯仰、横滚控制信号，相邻两组旋翼分别增减转速。

电动多旋翼飞行器通过电池提供动力，但局限于目前电池发展水平，续航时间普遍较短。这大大限制了多旋翼飞行器的性能表现和应用领域。为解决多旋翼飞行器续航时间短的缺点，人们考虑许多办法来提高多旋翼飞行器的续航时间，例如：以燃料发动机作为动力，气球作为辅助动力，利用燃料电池等等。但这些方案都有着这样那样的缺点。例如，燃油发动机方案在震动、噪音、响应速度、安全性有一定缺陷。燃料电池技术尚不成熟，气球辅助动力体型巨大，受风影响较大。

电动多旋翼飞行器一般多个旋翼机构采用同型号旋翼电机，同尺寸旋翼。多个旋翼相对于飞行器中轴线对称均匀分布。各个旋翼机构在功能上是相同的，都既承担动力功能又承担姿态调整功能。多旋翼飞行器控制中心是飞控，飞控安装有姿态传感器、遥控接收端口、和微处理器。飞控会根据遥控指令以及姿态传感器信号向每个旋翼机构发出高度、航向、俯仰、横滚四个维度控制信号。各旋翼机构接收到控制信号后通过改变旋翼电机转速实现各种飞行姿态。旋翼频繁的变速会增加耗电量，降低续航时间。一般来说旋翼尺寸大且以较低转速运转时飞行效率较高，但快速改变转速较困难，灵活性有缺陷。反之旋翼尺寸小且以较高转速运行时飞行效率较低，但灵活性较高。如果各个旋翼机构同时承担动力功能和姿态调整功能就无法兼顾大尺寸旋翼的高效与小尺寸旋翼的灵活性的优点，因此飞行效率较低，续航时间较短。

本发明控制方法在功能上区分了动力旋翼机构和姿态旋翼机构。飞控只向耗电量最大的动力旋翼发出高度控制信号或定速旋转信号，不必频繁大幅度变速，更省电。而且不用频繁变速可以采用大尺寸旋翼，飞行效率更高。姿态旋翼机构因为动力功能大大减弱，可以低速调整飞行姿态，并采用较小旋翼，变速更灵活，电耗更低，有效延长续航时间。

发明内容

本发明提供一种电动多旋翼飞行器的控制方法，所述电动多旋翼飞行器有6个或6个以上旋翼机构为所述电动多旋翼飞行器提供动力，其特征在于，所述电动多旋翼飞行器控制方法包括：

在多个旋翼机构中选取两个或两个以上偶数个旋翼机构作为动力旋翼机构，只接收高度控制信号或定速旋转信号，其余为姿态旋翼机构，接收飞行高度、横滚、俯仰、航向姿态控制信号;

动力旋翼机构选择时应满足每两个为一组相对于飞行器中轴线对称分布；

动力旋翼机构选择时应满足每两个为一组分别采用尺寸相同的正桨与反桨；

姿态旋翼机构选择时应满足数量至少为四个或四个以上偶数个，每两个为一组相对于飞行器中轴线对称分布且同采用相同尺寸正桨或同采用相同尺寸反桨，所有姿态旋翼机构正桨数量和反桨数量相等，多组间相互交叉不处于同一条直线上。

进一步的，所述电动多旋翼飞行器有多种规格螺旋桨时，选择动力旋翼机构螺旋桨面积与升力系数乘积大于姿态旋翼机构螺旋桨。

进一步的，所述电动多旋翼飞行器旋翼机构电机KV值不同时，选择动力旋翼机构电机KV值小于姿态旋翼机构电机KV值。

进一步的，所述电动多旋翼飞行器旋翼机构电机最大功率值不同时，选择动力旋翼机构电机最大功率值大于姿态旋翼机构电机最大功率值。

进一步的，选择使用慢速桨的旋翼机构为动力旋翼机构。

与现有技术相比，本发明的一种电动多旋翼飞行器的控制方法具有以下特点和优点：

1、本发明的控制方法，飞控只向耗电量最大的动力旋翼发出高度控制信号或定速旋转信号，动力旋翼机构只提供定值升力或只参与飞行高度控制，螺旋桨变速的频率和幅度较低，可以节约电量，延长续航时间。

2、本发明的控制方法，选择动力旋翼机构螺旋桨尺寸较大，低速旋转时有利于提高飞行效率，节约耗电量。

3、本发明的控制方法，选择姿态旋翼机构螺旋桨尺寸较小，有利于提高灵活性、并节约耗电量。

4本发明的控制方法，选择动力旋翼机构电机KV值小于姿态旋翼机构电机KV值有利于发挥动力旋翼机构动力性和姿态旋翼机构操控灵活性。