一種六旋翼飛行器有一個電機停機時的安全著陸方法

2023-06-30 08:00:41 2

專利名稱：一種六旋翼飛行器有一個電機停機時的安全著陸方法
技術領域：
本發明涉及一種六旋翼飛行器有一個電機停機時的安全著陸方法，該發明屬於飛行控制技術領域。
背景技術：
在飛行控制領域，確保飛行器的飛行安全是十分重要和必要的，尤其在飛行器發生故障時保證飛行器的安全降落，這會最大限度的降低損失。六旋翼飛行器發生故障概率最大的部件就是其旋翼，所以設計一種在六旋翼飛行器有一個電機停機時的安全著陸控制器是非常有意義的。六旋翼飛行器在一個旋翼停機後是全狀態不可控的。但是當放棄偏航通道的控制·時，其俯仰和滾轉通道依然可控，從而可以控制其安全的著陸。

發明內容
本發明提供了一種六旋翼飛行器有一個電機停機時的安全著陸方法。它解決了當六旋翼飛行器有一個電機停機時的安全著陸問題。本發明中採用的六旋翼飛行器模型如下如圖I所示，該六旋翼飛行器的六個旋翼繞質心對稱分布，其旋翼的旋轉方向如圖。S1=Iex^y, ej表示慣性坐標系，Sb=Ie1, e2，e3}表示機體坐標系。可以導出六旋翼的姿態線性動態模型可表示為
O CfX= O I O Ω
(I、
O O IJO = JfVa其中χ=(φ，θ，Ψ)τ為滾轉-俯仰-偏航角。Q = (p，q，r)T為飛行器繞機體軸的
'Jm O 0_
角速度。Jf e R3x3為慣性矩陣，可表示為·/, = O Jy O，Jx, Jy, Jz分別表示六旋翼飛行
_ O O
器繞對應機體軸的轉動慣量。τ a=(L, M，Ν)τ為電機產生的繞機體軸的轉動力矩，分別可表示為L = dbl f ,M = df)l N 二 k具f 3其中d>0為電機到質心的距離,而f=^，f2··· f6)表示電機產生的旋翼升力。ku為一個與空氣密度、旋翼的尺寸、形狀、扭轉角以及一些其他因素有關的參數，在此假設為常值。h e R6xi, bffl e R6xi, bn e R6xi為係數矩陣，按該模型其值為
T
Γ00101 h ......IO 石^3 Λ/3 I
i a 2 2 2 2 VJ
Zr Ijj I bm ~ i，一廠一，一1，一一，一(2)
bn=(-i, 1,-1,1,-1,1)τ六旋翼飛行器的高度動態模型可由下面的微分方程給出h = Vh
權利要求
1.一種六旋翼飛行器有一個電機停機時的安全著陸方法，其特徵在於該方法具體步驟如下 步驟一六旋翼飛行器姿態和高度控制器設計 六旋翼飛行器姿態控制器採用如下控制器 Ta=-KfiQ-Kqq(I)其中，ΚΩ e R3x3為對稱正定陣，Ω為六旋翼飛行器繞機體軸的角速度，Kq e R是正係數，四元數(qtl，qT)T，其中q(l e R，q e R3表示六旋翼的方向，用歐拉角表示的姿態角χ=(ψ，θ，Φ)τ與四元數的對應關係如下 q0=cos ( Φ /2) cos ( θ /2) cos ( ψ/2) +sin ( Φ /2) sin ( θ /2) sin ( ψ/2)q^sin ( Φ /2) cos ( θ /2) cos ( ψ/2) -cos ( Φ /2) sin ( θ /2) sin ( ψ/2)(2) q2=cos ( Φ /2) sin ( θ /2) cos ( ψ/2) +sin ( Φ /2) cos ( θ /2) sin ( ψ/2) q3=cos ( Φ /2) cos ( θ /2) sin ( ψ/2) +sin ( Φ /2) sin ( θ /2) cos ( ψ/2) 六旋翼飛行器的高度控制採用的控制器為
全文摘要
一種六旋翼飛行器有一個電機停機時的安全著陸方法，該方法有三大步驟步驟一六旋翼飛行器姿態和高度控制器設計；步驟二六旋翼飛行器所有電機正常工作時控制分配器設計；步驟三當六旋翼飛行器有一個電機停機時的控制重分配。六旋翼飛行器有一個電機停機後其全狀態是不可控的，但是當放棄偏航通道後，其俯仰和滾轉通道依然可控。本發明即在此基礎上採用控制重分配的方式設計六旋翼飛行器有一個電機停機的安全著陸控制器。通過Matlab仿真和真實的實驗可以驗證本發明是可行的。它在飛行控制技術領域裡有較好的實用價值和應用前景。
文檔編號G05D1/10GK102902277SQ201210398628
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者全權, 杜光勳, 楊斌先, 蔡開元 申請人:北京航空航天大學