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专利号: 2017106052677
申请人: 桂林航天工业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种抗干扰飞行控制方法,应用于无人机,其特征在于,所述抗干扰飞行控制方法包括:

获取所述无人机的位置信息;

获取所述无人机的姿态数据,并依据所述姿态数据解算出姿态角;

依据所述位置信息与设定的参考数据计算位置误差;

依据所述位置误差计算位置控制量;

依据所述位置控制量及所述姿态角得到期望姿态角;

依据解算出的所述姿态角及所述期望姿态角计算角度误差;

依据所述角度误差计算所述姿态角的控制量;

依据所述位置控制量以及所述姿态角的控制量控制所述无人机的位置及姿态;

所述姿态角包括横滚角、俯仰角及偏航角,所述设定的参考数据包括期望偏航角及x轴、y轴、z轴方向的期望位移,所述位置控制量包括x轴、y轴及z轴方向位移的控制量,所述依据所述位置控制量及所述姿态角得到期望姿态角的步骤包括:依据所述x轴、y轴方向位移的控制量及所述姿态角解算得到期望横滚角及期望俯仰角,其中,所述期望姿态角包括所述期望横滚角、期望俯仰角及所述期望偏航角;

所述横滚角的控制量的计算公式为:

所述俯仰角的控制量的计算公式为:

所述偏航角的控制量的计算公式为:

其中,x1d、x3d、x5d分别表示所述期望横滚角、期望俯仰角及所述期望偏航角,x2、x4、x6分别表示横滚角速度、俯仰角速度及偏航角速度,e1、e2分别表示横滚角的角度误差及横滚角速度误差,e3、e4分别表示俯仰角的角度误差及俯仰角速度误差,e5、e6分别表示偏航角的角度误差及偏航角速度误差,αφ、αθ及αψ分别表示反步函数虚拟控制量,a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3、c4、c5、c6均表示控制参数变量,Ir表示转动惯量,Ωr表示所述无人机的角速度;

所述z轴方向位移的控制量的计算公式为:所述x轴方向位移的控制量的计算公式为:所述y轴方向位移的控制量的计算公式为:其中,m表示所述无人机的质量,u1表示所述无人机的垂直轴控制量,x7d、x9d、x11d分别为所述z轴、x轴、y轴方向的期望位移,e7、e8分别为z轴方向的位移误差及速度误差,e9、e10分别为x轴方向的位移误差及速度误差,e11、e12分别为y轴方向的位移及速度误差,c7、c8、c9、c10、c11、c12、λ1、λ2、λ3、ε1、ε2、ε3均表示控制参数变量,ρ7、ρ8、ρ9、ρ10、ρ11、ρ12均为积分项。

2.如权利要求1所述的抗干扰飞行控制方法,其特征在于,所述积分项为其中, 为被积函数,所述被积函数的取值满足

3.一种抗干扰飞行控制装置,应用于无人机,其特征在于,所述抗干扰飞行控制装置包括:

位置信息获取模块,用于获取所述无人机的位置信息;

姿态角计算模块,用于获取所述无人机的姿态数据,并依据所述姿态数据解算出姿态角;

位置误差计算模块,用于依据所述位置信息与设定的参考数据计算位置误差;

位置控制量计算模块,用于依据所述位置误差计算位置控制量;

期望姿态角计算模块,用于依据所述位置控制量及所述姿态角得到期望姿态角;

角度误差计算模块,用于依据解算出的所述姿态角及所述期望姿态角计算角度误差;

姿态角控制量计算模块,用于依据所述角度误差计算所述姿态角的控制量;

控制模块,用于依据所述位置控制量以及所述姿态角的控制量控制所述无人机的位置及姿态;

所述姿态角包括横滚角、俯仰角及偏航角,所述设定的参考数据包括期望偏航角及x轴、y轴、z轴方向的期望位移,所述位置控制量包括x轴、y轴及z轴方向位移的控制量,所述期望姿态角计算模块用于依据所述x轴、y轴方向位移的控制量及所述姿态角解算得到期望横滚角及期望俯仰角,其中,所述期望姿态角包括所述期望横滚角、期望俯仰角及所述期望偏航角;

所述姿态角控制量计算模块用于依据公式及公式

分别计算得到所述横滚角、俯仰

角及所述偏航角的控制量,其中,x1d、x3d、x5d分别表示所述期望横滚角、期望俯仰角及所述期望偏航角,x2、x4、x6分别表示横滚角速度、俯仰角速度及偏航角速度,e1、e2分别表示横滚角的角度误差及横滚角速度误差,e3、e4分别表示俯仰角的角度误差及俯仰角速度误差,e5、e6分别表示偏航角的角度误差及偏航角速度误差,αφ、αθ及αψ分别表示反步函数虚拟控制量,a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3、c4、c5、c6均表示控制参数变量,Ir表示转动惯量,Ωr表示所述无人机的角速度;

所述位置控制量计算模块用于依据公式得到所述z轴方向

位移的控制量,所述位置控制量计算模块还用于依据公式及公式

分别计算得到所述x轴

和所述y轴方向位移的控制量,其中,m表示所述无人机的质量,u1表示所述无人机的垂直轴控制量,x7d、x9d、x11d分别为所述z轴、x轴、y轴方向的期望位移,e7、e8分别为z轴方向的位移误差及速度误差,e9、e10分别为x轴方向的位移误差及速度误差,e11、e12分别为y轴方向的位移及速度误差,c7、c8、c9、c10、c11、c12、λ1、λ2、λ3、ε1、ε2、ε3均表示控制参数变量,ρ7、ρ8、ρ9、ρ10、ρ11、ρ12均为积分项。

4.如权利要求3所述的抗干扰飞行控制装置,其特征在于,所述积分项为其中, 为被积函数,所述被积函数的取值满足