详情

原文传递一种飞行控制系统的设计方法

专利名称：	一种飞行控制系统的设计方法
摘要：	本发明公开了一种飞行控制系统的设计方法，属于无人机技术领域。从自旋飞行器的飞行机理出发，建立等效理论，推导机体的运动学模型与动力学模型控制模型，进而建立起自旋飞行器的控制系统，通过周期变换与反馈控制实现对飞行器的六自由度完整控制。本发明提供了对低自由度飞行器控制的一种新方法，解决了欠驱动飞行器的稳定控制问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	李泽波
发明人：	方潮铭;王轶轩;黄戈莹;杨时雨;李宇阳;李嘉熙;杨烱;李泽波
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910411030.4
公开号：	CN110254741A
分类号：	B64F5/00(2017.01);B;B64;B64F;B64F5
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种飞行控制系统的设计方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)分析自旋飞行器的飞行机理，根据自旋飞行器机身平面建立等效模型，基于等效坐标系分别确定飞行器的若干个自由度； (2)基于等效坐标系建立自旋飞行器的数学模型；针对机体飞行机理和自旋特性，推导机体的动力学模型、运动学模型和状态方程模型； (3)建立自旋飞行器的控制系统，通过周期变换实现对飞行器五个自由度的控制；用PID控制实现对机体的位置、速度和姿态三个回路的控制，通过实时反馈控制飞行。 2.根据权利要求1提出的一种飞行控制系统，其特征在于，在自旋方向不稳定的情况下，实现对另外五个自由度的稳定控制。 3.一种等效受力方法，其特征在于，使用升力圆等效代替飞行器各个升力的叠加；升力圆上各个点的合力大小，等于所有旋翼与机翼产生的升力之和；升力圆上每一个点对于某个方向力矩的贡献程度的叠加效果，等于各个旋翼与机翼在该方向上的力矩之和。 4.根据权利要求2所述的等效受力方法，所述升力圆，更具体地，可以通过一个升力线密度f(γ)描述：等效模型的升力，可以表示为：横滚力矩可以表示为：俯仰力矩可以表示为：其中，Fi为各个旋翼在一个周期里经过该位置时的升力，F0为机体本身自旋产生的升力，R为1/2轴距。 5.根据权利要求1所述的一种飞行控制模型，其特征在于，使用升力密度函数代替有限个旋翼的升力对飞行器进行控制；根据控制的实际需求，确定升力密度函数，而后根据电机所处的周期参数确定对应的输出信号。 6.根据权利要求1所述的一种飞行控制系统，其特征在于，仅使用倾转角和方向角两个姿态角作为控制回路的角度控制量，仅使用倾转角速率和方向角速率两个姿态角作为控制回路的角速率控制量。 7.根据权利要求1所述的一种飞行控制模型，其特征在于，操纵杆直接反映飞行器的工作状态，操纵杆的倾角直接对于飞行器的倾角，操纵杆的方向直接对于飞行器的方向，飞行器的反馈始终与操纵者的意愿一致。
所属类别：	发明专利