[发明专利]一种无人机重心偏移的补偿方法及系统

权利要求书

1.一种无人机重心偏移的补偿方法，其特征在于，包括：

获取无人机的目标控制力矩；

获取所述无人机由重心偏移得到的附加力矩；

采用递推最小二乘法辨识出所述无人机所需的补偿力矩；

将所述附加力矩和所述补偿力矩添加到所述目标控制力矩中进行补偿控制；

将补偿后的力矩分配给四个电机，以使所述四个电机驱动所述无人机达到目标姿态；

所述采用递推最小二乘法辨识出所述无人机所需的补偿力矩，具体包括：

基于俯仰角方向的总力矩、俯仰角速度、滚转角加速度和偏航角速度，采用所述递推最小二乘法辨识出所述无人机在所述俯仰角方向上所需的补偿力矩；

基于滚转角方向的总力矩、滚转角速度、俯仰角加速度和偏航角速度，采用所述递推最小二乘法辨识出所述无人机在所述滚转角方向上所需的补偿力矩；

基于偏航角方向的总力矩、偏航角加速度、滚转角速度和俯仰角速度，采用所述递推最小二乘法辨识出所述无人机在所述偏航角方向上所需的补偿力矩。

2.如权利要求1所述的无人机重心偏移的补偿方法，其特征在于，所述获取无人机的目标控制力矩，具体包括：

根据所述无人机的目标姿态角以及由所述无人机当前姿态解算得到的姿态角，计算获得姿态角误差；

根据所述姿态角误差获得目标角速度，并根据所述目标角速度以及由所述无人机当前姿态解算得到的角速度，计算获得姿态角速度误差；

根据所述姿态角速度误差获得所述目标控制力矩。

3.如权利要求1所述的无人机重心偏移的补偿方法，其特征在于，所述基于俯仰角方向的总力矩、俯仰角速度、滚转角加速度和偏航角速度，采用所述递推最小二乘法辨识出所述无人机在所述俯仰角方向上所需的补偿力矩，具体包括：

获取所述无人机俯仰角方向的力矩平衡方程其中，M_x为无人机俯仰角方向的总力矩，为滚转角加速度，为俯仰角速度，为偏航角速度，I_xx、I_yy、I_zz为无人机的转动惯量，为俯仰角方向的补偿力矩；

设线性方程组Ax＝b，则A(k,:)x＝b_k,其中，k＝1,2,…n，A(k,:)＝[a_k1,a_k2,…,a_kn]，x＝[x₁,x₂,…,x_n]^T；

令b＝M_x，采用递推最小二乘法辨识出所述无人机在所述俯仰角方向上所需的补偿力矩

所述递推最小二乘法为：

x^k+1＝x^k+Q^k[b_k-A(k,:)x^k]，k＝1,2,…,n；

P^k+1＝[I-Q^kA(k,:)]P^k；

其中，随机产生初始权值向量x⁰＝rand(n,1)，设P⁰＝αI∈R^n×n，α＝10⁶～10¹⁰，I∈R^n×n是单位矩阵。

4.如权利要求1所述的无人机重心偏移的补偿方法，其特征在于，所述将补偿后的力矩分配给四个电机，以使所述四个电机驱动所述无人机达到目标姿态，具体包括：

基于所述无人机的重量、转动惯量以及电机到质量中心的臂长，依次将所述俯仰角方向的补偿力矩、所述滚转角方向的补偿力矩、所述偏航角方向的补偿力矩分配给所述四个电机，以调整所述四个电机的转速，使所述四个电机驱动所述无人机达到目标姿态。