[发明专利]无人机壁面吸附状态下的控制方法及无人机

权利要求书

1.一种无人机壁面吸附状态下的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：通过超声波模块计算无人机与壁面的水平偏差角，通过机载的陀螺仪测量的俯仰角计算无人机与壁面的垂向偏差角，其中，所述水平偏差角可以由对称安装在机体的中垂线两侧的左右两个超声波模块测量的距离和几何关系计算得到，计算方式为：

步骤二：将水平偏差角和垂向偏差角分别放入两组PID控制器中进行计算；

步骤三：水平偏差角对应的PID控制器解算值作为偏航力矩控制量，垂向偏差角对应的PID控制器解算值作为拉力控制量；

步骤四：将偏航力矩控制量和拉力控制量进行控制分配，得到每个电机的转速目标量，输入给电机。

2.根据权利要求1所述的无人机壁面吸附状态下的控制方法，其特征在于，所述偏航力矩控制量的计算公式为：

式中τ_z为偏航力矩，Δα为水平偏差角，k_{p_α}为比例系数，k_{i_α}为积分系数，k_{d_α}为微分系数。

3.根据权利要求2所述的无人机壁面吸附状态下的控制方法，其特征在于，所述拉力控制量的计算公式为：

式中f为拉力，Δβ为垂向偏差角，k_{p_}β为比例系数，k_{i_β}为积分系数，k_{d_β}为微分系数；G为无人机自身重量。

4.根据权利要求2或3所述的无人机壁面吸附状态下的控制方法，其特征在于，所述比例系数量级在0.1～1.0，积分系数量级在0.01，消除静差；微分系数量级在0.001～0.0001，增加稳定性；各系数具体数值根据无人机的动力系统能力调整。

5.一种无人机，包括机体、吸盘，对称安装在机体的中垂线两侧的超声波模块和安装在机体上用于测量俯仰角的陀螺仪，其特征在于，采用权利要求1-4中任意一项权利要求所述的无人机壁面吸附状态下的控制方法。

6.根据权利要求5所述的无人机壁面吸附状态下的控制方法，其特征在于，所述超声波模块通过连接杆连接在机体上。