专利名称：一种六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆方法
技术领域：
本发明涉及一种六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆方法，该发明属于飞行控制技术领域。
背景技术：
在飞行控制领域，确保飞行器的飞行安全是十分重要和必要的，尤其在飞行器发生故障时保证飞行器的安全降落，这会最大限度的降低损失。六旋翼飞行器发生故障概率最大的部件就是其旋翼，所以设计一种在六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆控制器是非常有意义的。六旋翼飞行器在一个旋翼停机后是全状态不可控的。但是当放弃偏航通道的控制·时，其俯仰和滚转通道依然可控，从而可以控制其安全的着陆。
发明内容
本发明提供了一种六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆方法。它解决了当六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆问题。本发明中采用的六旋翼飞行器模型如下如图I所示，该六旋翼飞行器的六个旋翼绕质心对称分布，其旋翼的旋转方向如图。S1=Iex^y, ej表示惯性坐标系，Sb=Ie1, e2，e3}表示机体坐标系。可以导出六旋翼的姿态线性动态模型可表示为
O CfX= O I O Ω
(I、
O O IJO = JfVa其中χ=(φ，θ，Ψ)τ为滚转-俯仰-偏航角。Q = (p，q，r)T为飞行器绕机体轴的
'Jm O 0_
角速度。Jf e R3x3为惯性矩阵，可表示为·/, = O Jy O，Jx, Jy, Jz分别表示六旋翼飞行
_ O O
器绕对应机体轴的转动惯量。τ a=(L, M，Ν)τ为电机产生的绕机体轴的转动力矩，分别可表示为L = dbl f ,M = df)l N 二 k具f 3其中d>0为电机到质心的距离,而f=^，f2··· f6)表示电机产生的旋翼升力。ku为一个与空气密度、旋翼的尺寸、形状、扭转角以及一些其他因素有关的参数，在此假设为常值。h e R6xi, bffl e R6xi, bn e R6xi为系数矩阵，按该模型其值为
T
Γ00101 h ......IO 石^3 Λ/3 I
i a 2 2 2 2 VJ
Zr Ijj I bm ~ i，一厂一，一1，一一，一(2)
bn=(-i, 1,-1,1,-1,1)τ六旋翼飞行器的高度动态模型可由下面的微分方程给出h = Vh
权利要求
1.一种六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆方法，其特征在于该方法具体步骤如下 步骤一六旋翼飞行器姿态和高度控制器设计 六旋翼飞行器姿态控制器采用如下控制器 Ta=-KfiQ-Kqq(I)其中，ΚΩ e R3x3为对称正定阵，Ω为六旋翼飞行器绕机体轴的角速度，Kq e R是正系数，四元数(qtl，qT)T，其中q(l e R，q e R3表示六旋翼的方向，用欧拉角表示的姿态角χ=(ψ，θ，Φ)τ与四元数的对应关系如下 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) 六旋翼飞行器的高度控制采用的控制器为
全文摘要
一种六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆方法，该方法有三大步骤步骤一六旋翼飞行器姿态和高度控制器设计；步骤二六旋翼飞行器所有电机正常工作时控制分配器设计；步骤三当六旋翼飞行器有一个电机停机时的控制重分配。六旋翼飞行器有一个电机停机后其全状态是不可控的，但是当放弃偏航通道后，其俯仰和滚转通道依然可控。本发明即在此基础上采用控制重分配的方式设计六旋翼飞行器有一个电机停机的安全着陆控制器。通过Matlab仿真和真实的实验可以验证本发明是可行的。它在飞行控制技术领域里有较好的实用价值和应用前景。
文档编号G05D1/10GK102902277SQ201210398628
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者全权, 杜光勋, 杨斌先, 蔡开元 申请人:北京航空航天大学