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原文传递一种桨面角度可变的多旋翼无人机及其控制方法

专利名称：	一种桨面角度可变的多旋翼无人机及其控制方法
摘要：	一种桨面角度可变的多旋翼无人机及其控制方法，包括多旋翼无人机机架、起落架、可倾转旋翼电机平台以及定转速旋翼驱动系统；其中，多旋翼无人机机架底部设置有起落架；多旋翼无人机机架上设置还有多个旋翼臂，每个旋翼臂的端部设置有倾转结构；每个可倾转旋翼电机平台上设置有定转速旋翼驱动系统，定转速旋翼驱动系统上设置有桨距固定的螺旋桨。以舵机控制倾转平台的角度(即桨面角度)来控制电机的姿态和位置。本发明使用定转速的电机或发动机带动螺旋桨，无人机的动力学控制纯粹由桨面角度的调节来完成，所以添加了由舵机和编码器驱动和反馈角度的可倾转旋翼电机平台，以桨面倾转角度代替转速控制无人机。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	王小鹏;张富强;张东升;杨静;金雨斌;李鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910577528.8
公开号：	CN110329497A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	安彦彦
分类号：	B64C27/08(2006.01);B;B64;B64C;B64C27
申请人地址：	710049 陕西省西安市咸宁西路28号
主权项：	1.一种桨面角度可变的多旋翼无人机，其特征在于，包括：多旋翼无人机机架(1)、起落架(2)、可倾转旋翼电机平台(4)以及定转速旋翼驱动系统(3)；其中，多旋翼无人机机架1底部设置有起落架(2)；多旋翼无人机机架(1)上设置还有多个旋翼臂，每个旋翼臂的端部设置有倾转结构；每个可倾转旋翼电机平台(4)上设置有定转速旋翼驱动系统(3)，定转速旋翼驱动系统(3)上设置有桨距固定的螺旋桨。 2.根据权利要求1所述的一种桨面角度可变的多旋翼无人机，其特征在于，倾转结构包括转轴(5)以及舵机(6)，转轴(5)设置在旋翼臂的端部，舵机(6)设置在每个旋翼臂的底面上。 3.根据权利要求1所述的一种桨面角度可变的多旋翼无人机，其特征在于，定转速旋翼驱动系统(3)包括电机以及电池，其中，电池与电机相连，电机与桨距固定的螺旋桨相连，桨距固定的螺旋桨设置在电机上。 4.根据权利要求1所述的一种桨面角度可变的多旋翼无人机，其特征在于，定转速旋翼驱动系统(3)包括电池以及发动机，电池与发动机相连，发动机与桨距固定的螺旋桨相连，桨距固定的螺旋桨设置在电机上。 5.根据权利要求1所述的一种桨面角度可变的多旋翼无人机，其特征在于，在多旋翼无人机机架(1)中心位置安装有惯性传感器。 6.根据权利要求1所述的一种桨面角度可变的多旋翼无人机，其特征在于，每个转轴(5)上设置有编码器。 7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的桨面角度可变的多旋翼无人机的控制方法，其特征在于，根据对无人机的动力学分析，得到六个自由度上的动力学模型：其中，F为螺旋桨由固定转速电机带动旋转时在其法线方向上所产生的推力，α1、α2、α3与α4分别为四个可倾转旋翼电机平台(4)与四旋翼无人机机架平面所夹的四个可调角度，θ为无人机的俯仰角、为无人机的横滚角、γ为无人机的偏航角，m为无人机的总质量，L为无人机头至尾部的长度，T为每个旋翼在其平面上所产生的反转矩，αi为α1、α2、α3或α4；γ为偏航角度；根据上述六个自由度上的动力学模型，通过控制四个旋翼螺旋桨与无人机平面之间的夹角α1、α2、α3与α4，实现无人机的姿态和位置控制。
所属类别：	发明专利