[发明专利]一种垂直起降无人机及控制方法

权利要求书

1.一种垂直起降无人机，其特征在于，包括：

机体、垂直起降动力单元、平飞动力单元以及倾转机构；

所述垂直起降动力单元固定在所述机体；

所述平飞动力单元通过所述倾转机构与所述机体连接，所述倾转机构用于带动所述平飞动力单元沿水平方向倾转。

2.根据权利要求1所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述倾转机构包括：

倾转舵机，固定在所述机体上；

倾转舵盘，转动设置在所述倾转舵机上；

倾转电机支座，固定在所述倾转舵盘上，所述平飞动力单元固定在所述倾转电机支座上。

3.根据权利要求2所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述平飞动力单元包括：

第一电机，固定在所述倾转电机支座上，所述第一电机的输出轴水平设置；

第一螺旋桨，固定在所述第一电机的输出轴上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，所述垂直起降动力单元包括：

第二电机，固定在所述机体上；

第二螺旋桨，固定在所述第二电机的输出轴上，所述第二电机的输出轴竖直设置。

5.根据权利要求4所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，

所述垂直起降动力单元为多个，且多个所述垂直起降动力单元对称设置在所述机体的两侧。

6.根据权利要求5所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，

所述垂直起降动力单元为四个，且四个所述垂直起降动力单元呈矩形排列。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的一种垂直起降无人机，其特征在于，

所述倾转机构连接在所述机体的后侧。

8.一种控制方法，用于如权利要求1至7中任一项所述的垂直起降无人机，其特征在于，包括：

根据当前机头方向角度以及当前风向确定平飞动力单元的电机倾转角度；

根据当前风速确定平飞动力单元的油门；

根据所述电机倾转角度和所述平飞动力单元的油门控制所述垂直起降无人机飞行。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据当前机头方向角度以及当前风向确定平飞动力单元的电机倾转角度，包括：

记飞机机头方向角度为ψ_b，风向为ψ_w，ψ_b和ψ_w的范围均为[-180，180)deg，则电机倾转角度的控制律表达式为：

θ_r＝K_ψΔψ+K_rr (1)

公式(1)中，r为飞机的偏航角速率，K_ψ和K_r为PD控制律的比例和微分系数；

公式(2)表示机翼展长方向和风向的偏差，并将其转化到[-180，180)deg范围内。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据当前风速确定平飞动力单元的油门，包括：

0表示最低油门，1表示满油门，通过以下公式确定油门δ_T：

公式(3)采用比例控制加一低通环节，其中为n_x轴向过载，K_PT为比例系数，K_PT的估算公式如下：

公式(4)中，m为飞机质量，T_max为平飞电机的最大推力，g为当地的重力加速度。