[发明专利]一种旋翼无人机姿态控制方法、装置及无人机

权利要求书

1.一种旋翼无人机姿态控制方法，其特征在于，包括：

基于飞行空速、飞行攻角以及桨盘气流速度动态调整PID控制器进行PID控制运算的控制系数；

根据需要调整的目标姿态角度、当前的实际姿态角度确定姿态角偏差值；

向所述PID控制器输入所述姿态角偏差值，以使所述PID控制器根据所述姿态角偏差值进行PID控制运算，将无人机的姿态角度调整到所述目标姿态角度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于飞行空速、飞行攻角以及桨盘气流速度动态调整PID控制器进行PID控制运算的控制系数包括：

实时获取所述飞行空速并确定所述飞行攻角；

基于所述飞行空速和所述飞行攻角确定所述桨盘气流速度；

根据所述基于飞行空速、飞行攻角以及所述桨盘气流速度确定增益调整值；

通过所述增益调整值调整所述控制系数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述增益调整系数调整所述控制系数包括：

将预设的控制系数与所述增益调整值相乘，获得当前进行PID控制运算的控制系数；

其中，所述控制系数为比例系数、微分系数和积分系数中的一个或多个。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述飞行攻角

α＝arcos(cosφ*cosθ)；

其中，φ为无人机当前的俯仰角，θ为无人机当前的滚转角。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述飞行空速和所述飞行攻角确定所述桨盘气流速度包括：

确定对于所述桨盘气流速度的函数关系

基于所述函数关系求解出所述桨盘气流速度；

其中，υ_i为所述桨盘气流速度，υ_∞为所述飞行空速，υ_h为无人机在悬停状态下的桨盘气流速度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述基于飞行空速、飞行攻角以及所述桨盘气流速度确定增益调整值包括：

确定所述增益调整值

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述PID控制器根据所述姿态角偏差值进行PID控制运算的控制运算公式为：

其中，u_t为控制输出量，k_p为比例系数，k_i为积分系数，k_d为微分系数，e_t所述姿态角偏差值。

8.一种旋翼无人机姿态控制装置，其特征在于，包括：

控制参数调整模块，用于基于飞行空速、飞行攻角以及桨盘气流速度动态调整PID控制器进行PID控制运算的控制系数；

姿态数据获取模块，用于根据需要调整的目标姿态角度、当前的实际姿态角度确定姿态角偏差值；

姿态角度控制模块，用于向所述PID控制器输入所述姿态角偏差值，以使所述PID控制器根据所述姿态角偏差值进行PID控制运算，将无人机的姿态角度调整到所述目标姿态角度。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述控制参数调整模块，包括：

增益计算单元，用于实时获取所述飞行空速并确定所述飞行攻角，基于所述飞行空速和所述飞行攻角确定所述桨盘气流速度；根据所述基于飞行空速、飞行攻角以及所述桨盘气流速度确定增益调整值；

参数设置单元，用于通过所述增益调整值调整所述控制系数。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述参数设置单元，还用于将预设的控制系数与所述增益调整值相乘，获得当前进行PID控制运算的控制系数；

其中，所述控制系数为比例系数、微分系数和积分系数中的一个或多个。