[发明专利]一种无人机及其矢量角度控制方法

说明书

本发明公开了一种无人机及其矢量角度控制方法，该方法包括：驱动装置控制可动关节动作，令上部机身的上端和下部机身的下端在预设驱动力矩M的作用下向目标方向偏转，直到上部机身的中心轴线和下部机身的中心轴线之间的夹角达到第一预设夹角α₁，可动关节停止动作，此时下部机身相对铅垂线的偏转角度为第一偏转角β₀；在螺旋桨的拉力作用下，上部机身继续向目标方向偏转，直到下部机身的中心轴线相对铅垂线的偏转角度达到预设回正角度β₁；驱动装置控制可动关节反向动作，直到上部机身的中心轴线和下部机身的中心轴线之间的夹角达到0°；螺旋桨以目标转速N_d带动无人机沿目标方向水平飞行，或者，螺旋桨以目标转速N_d抵抗来自目标方向的水平风力。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别涉及一种无人机及其矢量角度控制方法。

背景技术

当前，具备垂直起降及空中悬停能力的无人机按照控制方式进行分类，主要分为直升机和多旋翼两种，前者机械结构复杂，飞行控制和人员操作难度较大且成本较高；后者飞行效率较低，且占据空间较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无人机及其矢量角度控制方法，通过改变旋翼轴线方向进行飞行控制，可见，本发明在无人直升机和多旋翼无人机之外，提供了一种新型的无人机控制方式。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人机矢量角度控制方法，适用所述无人机矢量角度控制方法的无人机包括依次连接的螺旋桨、上部机身、可动关节、下部机身，所述可动关节与所述驱动装置连接，以调节所述上部机身和所述下部机身之间的夹角；

所述无人机矢量角度控制方法包括：

步骤S1：所述驱动装置控制所述可动关节动作，以令所述上部机身的上端和所述下部机身的下端在预设驱动力矩M的作用下同时向目标方向偏转，直到所述上部机身的中心轴线和所述下部机身的中心轴线之间的夹角达到第一预设夹角α₁，所述可动关节停止动作，此时所述下部机身相对铅垂线的偏转角度为第一偏转角β₀；

步骤S2：在所述螺旋桨的拉力作用下，所述上部机身继续向目标方向偏转，直到所述下部机身的中心轴线相对铅垂线的偏转角度达到预设回正角度β₁；

步骤S3：所述驱动装置控制所述可动关节反向动作，直到所述上部机身的中心轴线和所述下部机身的中心轴线之间的夹角达到0°；

步骤S4：所述螺旋桨以目标转速N_d带动所述无人机沿所述目标方向水平飞行；或者，所述螺旋桨以目标转速N_d抵抗来自所述目标方向的水平风力。

可选地，在上述无人机矢量角度控制方法的步骤S1中：所述预设驱动力矩M为所述驱动装置的最大驱动力矩。

可选地，在上述无人机矢量角度控制方法中，所述目标转速N_d通过如下方程组得到：

Fcosβ_d＝G

Fsinβ_d＝0.5ρv_d²C_ddh

F＝k₀ρN_d²

式中：

G为无人机重量，

ρ为无人机飞行环境的气体密度，

N_d为步骤S4中所述无人机的螺旋桨转速，

F为所述螺旋桨产生的沿所述上部机身的中心轴线方向的拉力，