[发明专利]一种变结构四旋翼系统及其控制方法

权利要求书

1.一种变结构四旋翼系统，其特征在于：包括：机身，设置于机身上的舵机、机载电脑和若干种传感器，分别设置于机身四个角上的第一高位机臂、第二高位机臂、第一低位机臂和第二低位机臂，设置于每个机臂端部的电机，以及与电机连接的螺旋桨；

所述第一高位机臂和第二高位机臂位于同一对角线上，第一低位机臂和第二低位机臂位于同一对角线上，且第一高位机臂和第一低位机臂之间存在高度差，对角线上的两个机臂位于同一高度；

所述第一高位机臂、第二高位机臂、第一低位机臂和第二低位机臂通过不同的舵机与机身连接，并在舵机的驱动下实现水平方向的旋转运动；

所述机载电脑根据若干种传感器上传的传感器数据和各个机臂的旋转角度，通过线性扩张状态观测器估计补偿各个机臂的旋转运动所带来的扰动，控制各个电机的转速。

2.如权利要求1所述的变结构四旋翼系统，其特征在于：所述传感器包括加速度计、磁力计、陀螺仪、气压计、GPS和摄像头；

所述传感器数据包括三轴角速度、姿态、高度、定位信息和环境信息。

3.如权利要求1所述的变结构四旋翼系统，其特征在于：所述机载电脑通过舵机驱动板与各个舵机连接；

所述舵机驱动板接收机载电脑所发送的旋转角度，输出脉冲宽度调制信号至舵机，并将电源电压调整至舵机工作时的额定电压。

4.如权利要求1所述的变结构四旋翼系统，其特征在于：所述机载电脑通过飞行控制器和电子调速器连接各个电机；

所述飞行控制器接受机载电脑的控制量，并转化为所述电子调速器的脉冲宽度调制信号。

5.如权利要求4所述的变结构四旋翼系统，其特征在于：所述飞行控制器和机载电脑固定在机身的上层机架上；

所述电子调速器固定在机身的中层机架上。

6.如权利要求5所述的变结构四旋翼系统，其特征在于：所述上层机架通过铝柱和螺丝与中层机架相固定。

7.如权利要求4所述的变结构四旋翼系统，其特征在于：所述电子调速器接收飞行控制器的脉冲宽度调制信号，将电源电压转化为三相绕组电压，从而驱动电机产生正确的转速。

8.如权利要求7所述的变结构四旋翼系统，其特征在于：所述电源通过尼龙绑带和机身的底层机架上的绑带槽，固定在底层机架上。

9.如权利要求1所述的变结构四旋翼系统，其特征在于：所述第一高位机臂、第二高位机臂、第一低位机臂和第二低位机臂的下方均设有起落支架。

10.一种变结构四旋翼系统控制方法，其特征在于：应用于如权利要求1-9任一项所述的变结构四旋翼系统，包括如下步骤：

根据若干种传感器上传的传感器数据和各个机臂的旋转角度，通过线性扩张状态观测器估计补偿各个机臂的旋转运动所带来的扰动，控制各个电机的转速。