[发明专利]多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备

说明书

本申请公开了一种多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备。其中，该方法包括：当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型；获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角；根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差；采用所述飞行控制计算机根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩；采用飞行控制系统将所述滚转通道输入力矩和所述俯仰通道输入力矩输入所述非线性动力学模型以控制所述多旋翼无人机的姿态，能够在紧急条件下使无人机完成自救，减少飞行事故。

技术领域

本申请涉及多旋翼无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备。

背景技术

近年来，在科学技术的引领下，以智能控制、自主导航理论和微控制器、微传感器、微机电系统为核心的多旋翼无人机技术实现了跨越式发展。然而，随着无人机任务复杂度不断提升、反无人机技术不断发展，加上飞行环境、无人机本体结构以及控制性能等存在一定的差异，无人机安全事故日益增多，对无人机本体、地面人员及周围环境等带来严重的危害。

发明内容

本申请实施例提供了一种多旋翼无人机的控制方法、系统、装置及电子设备，能够有效地提高无人机处理突发故障的能力，减少飞行事故带来的损失和危害，具有重大的理论意义和工程应用价值，对无人机产业的快速发展具有一定的推动作用。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种多旋翼无人机的控制方法，所述方法包括：当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型；

采用传感器获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角；

采用飞行控制计算机根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差；

采用所述飞行控制计算机根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩；

采用飞行控制系统将所述滚转通道输入力矩和所述俯仰通道输入力矩输入所述非线性动力学模型以控制所述多旋翼无人机的姿态，并再次执行所述获取所述多旋翼无人机的滚转角、俯仰角，以及获取目标滚转角和目标俯仰角的步骤。

在一种可能的实现方式中，所述非线性动力学模型，包括：

；

其中，为的二阶导数，为的二阶导数；为的一阶导数，为的一阶导数；和分别为惯性坐标系下表示的滚转角和俯仰角；和分别表示滚转通道和俯仰通道的转动惯量；和分别表示滚转通道和俯仰通道的空气阻尼系数；和分别为滚转通道和俯仰通道的外部扰动力矩；和分别为滚转通道输入力矩和俯仰通道输入力矩。

在一种可能的实现方式中，所述当多旋翼无人机发生故障时，获取非线性动力学模型之前，所述方法还包括：

预先设定、、和的值。

在一种可能的实现方式中，所述采用飞行控制计算机根据所述滚转角以及所述目标滚转角，确定滚转姿态跟踪误差，并根据所述俯仰角以及所述目标俯仰角确定俯仰姿态跟踪误差之后，所述方法还包括：

滤波所述滚转姿态跟踪误差，得到第一滚转角滤波误差信号和第二滚转角滤波误差信号，并滤波所述俯仰姿态跟踪误差，得到第一俯仰角滤波误差信号和第二俯仰角滤波误差信号；

所述根据所述滚转姿态跟踪误差确定滚转通道输入力矩，并根据所述俯仰姿态跟踪误差确定俯仰通道输入力矩，包括：

根据所述第一滚转角滤波误差信号和所述第二滚转角滤波误差信号确定滚转通道输入力矩，并根据所述第一俯仰角滤波误差信号和所述第二俯仰角滤波误差信号确定所述俯仰通道输入力矩。

在一种可能的实现方式中，所述第一滚转角滤波误差信号；

所述第二滚转角滤波误差信号；

所述第一俯仰角滤波误差信号；