[发明专利]六旋翼无人机的自动容错姿态控制方法

说明书

本发明提供了一种六旋翼无人机的自动容错姿态控制方法，包括如下步骤：采集六旋翼无人机上多个电机的电流和/或电压，根据所述电流和/或电压判断每一所述电机是否存在故障；当判断出一所述电机为故障电机时，关闭另一与所述故障电机相邻且转动方向相反的电机；根据所述故障电机所驱动的桨翼i的序号选择相对应的映射矩阵R_i，并根据所述映射矩阵R_i将输入姿态角转换为控制姿态角,i为大于等于0小于等于6的自然数；将所述控制姿态角输入所述六旋翼无人机的飞行控制模块以控制所述六旋翼无人机飞行。本发明在六旋翼无人机中每一电机的具有倾斜的安装角度时，能够根据电机的故障情况优化动力分配，实现六旋翼无人机的容错控制。

技术领域

本发明涉及多旋翼无人机，具体地，涉及一种六旋翼无人机的自动容错姿态控制方法。

背景技术

标准的六旋翼无人机比四轴旋翼无人机相比，有着更好的稳定性。安装有更多的电机以获得更好的控制效果。六旋翼无人机在一个电机失效的情况下，仍然比四轴旋翼无人机多一个电机。而此时常被错误的认为失效一个电机的飞行器仍然可控。

但是事实上当六旋翼无人机在损失一个电机后是无法严格保证悬停的。而针对将电机具有安装倾角的无人机，在6个螺旋桨正常工作以及1个损坏的情况下，通用无人机的飞控算法并不支持电机有安装倾角的无人机以及坏桨的控制。因此需要设计一种控制算法和架构来实现六旋翼无人机的容错控制。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种六旋翼无人机的自动容错姿态控制方法。本发明针改变了六旋翼无人机电机的安装角度，根据电机的故障情况优化动力分配，实现六旋翼无人机的容错控制。其中六旋翼无人机的位置和姿态控制可以描述如下：遥控器发出俯仰、横滚、偏航角以及油门命令，六旋翼无人机接收到遥控器的命令，在六个电机正常以及一个电机故障的时候可以实现自动容错控制。

根据本发明提供的六旋翼无人机的自动容错姿态控制方法，所述六旋翼无人机的每一电机具有相对于水平面沿一方倾斜安装角α，沿另一方向的倾斜安装角β，包括如下步骤：

步骤S1：采集六旋翼无人机上多个电机的电流和/或电压，根据所述电流和/或电压判断每一所述电机是否存在故障；

步骤S2：当判断出一所述电机为故障电机时，关闭另一与所述故障电机相邻且转动方向相反的电机；

步骤S3：根据所述故障电机所驱动的桨翼i的序号选择相对应的映射矩阵R_i，并根据所述映射矩阵R_i将输入姿态角转换为控制姿态角,i为大于等于0小于等于6的自然数；

步骤S4：将所述控制姿态角输入所述六旋翼无人机的飞行控制模块以控制所述六旋翼无人机飞行。

优选地，还包括如下步骤：

步骤S5：通过传感器采集所述六旋翼无人机的飞行姿态角；

步骤S6：根据所述控制姿态角和所述飞行姿态角之间的偏差值，计算需对所述六旋翼无人机施加的目标推力和目标转矩τ_r，进而根据所述目标推力和目标转矩τ_r计算出每一电机的转速。

优选地，当一电机的电流和/或电压存在如下方式时，判定所述电机存在故障：

-所述电流大于电流上限阈值；

-所述电流小于电流下限阈值；

-所述电流变化速率大于电流变化速率阈值；

-所述电压大于电压上限阈值；

-所述电压小于电压下限阈值；

-所述电压变化速率大于电压变化速率阈值。

优选地，在所述步骤S1之前还包括如下步骤：