[发明专利]基于滑模控制算法的多轴固定翼一体机控制器

摘要

本发明公开了基于滑模控制算法的多轴固定翼一体机控制器，多轴固定翼一体机包括一套固定翼飞机组件和多轴动力系统，固定翼飞机组件包括机身、主翼、尾翼和固定翼动力系统，基于滑模控制算法的多轴固定翼一体机控制器包括检测系统，滑模控制系统，总控制器。本发明的基于滑模控制算法的多轴固定翼一体机控制器，采用滑模控制算法，具有较强的鲁棒性，飞行性能受环境的制约很小；设计干扰观测器对系统中的干扰进行抵消，减弱了滑模控制的抖振现象，提高姿态控制系统中滑模控制方法的精度和可靠性；根据飞行控制指令在多旋翼模式和固定翼模式之间切换；采用电动动力方案，比较环保。

主权项

基于滑模控制算法的多轴固定翼一体机控制器，其特征在于：多轴固定翼一体机包括一套固定翼飞机组件和多轴动力系统，固定翼飞机组件包括机身、主翼、尾翼和固定翼动力系统，所述基于滑模控制算法的多轴固定翼一体机控制器包括检测系统，滑模控制系统，总控制器；检测系统包括能够收集飞行器的航向信息的电子罗盘、能够收集飞行器的平面位置信息的GPS模块，能够收集飞行高度信息的气压传感器，以及飞行姿态测量系统，飞行姿态测量系统包括能够收集飞行姿态信息的陀螺仪传感器，能够校正陀螺仪传感器误差的磁阻传感器和加速度传感器；滑模控制系统包括估计外界干扰及不确定项并加以补偿的干扰观测器，实现控制输入信号的平滑的均值滤波器，滑模控制器，实现控制输出信号的平滑的二阶滤波器；总控制器包括一固定翼控制系统，该固定翼控制系统包括固定翼舵面控制系统以及用于控制固定翼动力系统(即螺旋桨动力系统)的固定翼动力控制系统；所述固定翼动力系统的螺旋桨位于机身前方、机身后部或机身两侧，或者前后方同时设置；该总控制器还包括一用于控制多轴动力系统的多轴飞行控制系统，多轴动力系统包括电池、多个电机和相应与多个电机连接的多个旋翼，各旋翼均单独地通过一支撑臂连接到机身或者机翼上，各旋翼旋转平面与水平面平行；多轴飞行控制系统包括一旋翼桨叶位置控制单元，用于当多轴动力系统关闭、固定翼动力系统开启时，控制多轴动力系统的旋翼桨叶位置始终保持与多轴固定翼一体机飞行方向平行；多轴飞行控制系统用于控制多轴固定翼一体机的升降、姿态和航向；固定翼动力系统与多轴动力系统在结构上相互独立，总控制器用于控制固定翼控制系统和多轴飞行控制系统单独工作或者协同工作，实现在两种模式之间的切换控制；飞行姿态测量系统与滑模控制系统相连接，所述电子罗盘，GPS模块，气压传感器以及滑模控制系统均与总控制器连接。