[发明专利]一种系留无人机近地回收位置控制器设计方法

摘要

本发明涉及一种系留无人机近地回收位置控制器设计方法，其特征在于：该方法具体包括：步骤一：系留无人机水平位置控制器设计；步骤二：螺旋桨推力大小选择；步骤三：计算期望姿态角。本发明提出的一种系留无人机近地回收位置控制器设计方法，可以保证极端天气下系留无人机在抗风性方面具有更大的优越性，提高了系留无人机可靠性，大大拓展了系留无人机的应用场合。

主权项

一种系留无人机近地回收位置控制器设计方法，其特征在于：该方法具体包括：步骤一：系留无人机水平位置控制器设计要保证无人机在车载平台正上方，系留无人机的水平方向的控制力设计可以借鉴氢气球模型，考虑氢气球在水平方向受到的力来于空气阻力，且空气阻力大小与速度成正比，方向与速度相反，因此无人机水平控制力可以设计为：Fx=-KvxvxFy=-Kvyvy---(1)]]>其中，为比例增益；步骤二：螺旋桨推力大小选择进一步，电缆要保持拉紧状态，只需对无人机进行受力分析，将所有的力在电缆方向上投影，保证电缆对无人机的拉力T＜0即可满足要求；因此竖直方向上的控制分量应满足：Fz>mg+1cosδ(-Fxsinδcosβ-Fysinδsinβ).---(2)]]>为了简化模型，设置推力大小FT＝(1+ε)mg，其中ε的取值满足Fz>mg+1cosδ(Kvxvxsinδcosβ+Kvyvysinδsinβ);]]>步骤三：计算期望姿态角已知螺旋桨推力FT取决于其大小FT以及无人机姿态角Θ＝[φ θ ψ]T，这里假设ψ＝0，φ,θ很小，可认为sinφ≈φ,cosφ≈1,sinθ≈θ,cosθ≈1，因此可以计算得到期望的姿态指令为θc=(-Kvxvxcosγ-Kvyvycosγ)/(1+ϵ)mgφc=-(-Kvxvxsinγ-Kvyvycosγ)/(1+ϵ)mg---(3).]]>