本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种四旋翼植保无人机飞行平衡调节方法。
背景技术
无人机在空载的情况下，其重心位于机身的中轴，从而实现无人机飞行时的平衡。但是，由于无人机应用领域的不同，其搭载的设备重量会有较大的差异。例如，在机头位置搭载数码相机、专业摄像机、药箱、药粉容器等，都会影响到无人机的重心位置，从而影响到无人机飞行时的平衡。目前通常采用的办法是“配重”，即当机头搭载某种设备时，通过在机尾加载一定重量的物体，以保证电动无人机的重心位于中轴位置。
“配重”调节方式可以解决无人机的重心平衡问题，但是却加重了无人机的负载，增加了电动无人机的耗电量，并影响到无人机的续航时间和飞行安全。同时，在植保无人机作业时，负载的重量会随着植保过程的进行而逐渐降低，进而不断地改变无人机的重心位置，从而影响到无人机飞行时的平衡。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种四旋翼植保无人机飞行平衡调节方法，能够通过调节无人机上智能电池的位置，在搭载其他设备的状况下，保持重心位于中心点，实现无人机的飞行平衡，保证无人机飞行安全、节约能耗。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种四旋翼植保无人机飞行平衡调节方法，所述无人机在非重心位置的水平轴向上搭载有负载，无人机上在水平轴向上设置有可水平移动的智能电池，包括以下步骤：
获取中心点，所述中心点到每个无人机旋翼的距离相等；
调整智能电池位置，使无人机重心保持在中心点所在竖直轴线上。
优选地，获取中心点的步骤包括：
获取四个旋翼的旋转中心点；
分别连接不相邻的两个旋转中心点，得到两条相交的线段；
分别以两条线段的中点作垂直于中点所在线段的平面，得到两个平面，两个平面相交，得到中心线；
获取无人机机体所在水平基面，中心线与水平基面相交，得到位于无人机上的中心点。
优选地，获取中心点后，还包括以下步骤：
调整负载重量，获取不同负载重量对应的智能电池位置信息；
根据智能电池位置信息，生成随负载重量变化的位移参数。
优选地，调整智能电池位置的方法，包括以下步骤：
获取无人机的预设作业信息；
根据无人机的预设作业信息，计算出负载重量的变化信息；
根据负载重量的变化信息和智能电池的位移参数，得到单位时间内智能电池的目标移动量q；
读取电机的每转移动量r，根据单位时间内智能电池的目标移动量q和电机的每转移动量r，得到电机的目标转速n，控制电机驱动模块驱动电机按照目标转速n转动，调整智能电池位置，使无人机重心保持在中心点所在竖直轴线上。
优选地，控制电机驱动模块驱动电机按照目标转速n转动的方法，包括以下步骤：
获取电机的转速信息，其中，所述电机的转速信息包括电机的当前转速ni以及上一时刻的转速ni-1；
根据电机的目标转速n、电机的当前转速ni以及电机的上一时刻的转速ni-1，获得控制脉冲的占空比m；
依据控制脉冲的占空比向电机驱动模块发送控制脉冲，以使电机驱动模块驱动电机按照电机的目标转速n转动。
优选地，所述电机的目标转速
优选地，所述控制脉冲的占空比m＝(n-ni)kp+(n-ni)ki+[(n-ni)-(ni-ni-1)]kd，其中，kp为水泵电机转速比例系数；ki为水泵电机转速积分系数；kd为水泵电机转速微分系数。
优选地，所述预设作业信息包括飞行速度和喷洒信息，所述喷洒信息包括喷幅宽度和作业区域内单位面积喷洒量。
优选地，计算出负载重量的变化信息，包括以下步骤：
根据无人机的飞行速度和喷幅宽度，计算出单位时间的喷洒面积；
根据单位时间的喷洒面积和作业区域内单位面积喷洒量，计算出单位时间内无人机的总喷洒量；
根据单位时间内无人机的总喷洒量，生成负载重量的变化信息。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过调节智能电池的位置来解决无人机重心平衡调节问题，无需“配重”，在不影响无人机的续航时间和飞行安全的前提下，实现了根据无人机搭载设备的重量来调节无人机的重心和平衡。调节智能电池的位置通过电机来实现，且电机的目标转速是根据无人机的预设作业信息，得到单位时间内智能电池的目标移动量后，并根据单位时间内智能电池的目标移动量和电机的每转移动量得到的，因此，电机的目标转速考虑到了无人机的作业情况，实时调整电机的目标转速，以通过电机驱动模块驱动电机按照目标转速转动，从而调整该电机转速向对应的智能电池移动量，这样就能减小作业因素对重心调整稳定的影响。
附图说明
图1是本发明方法流程图；
图2是中心点获取流程图；
图3是一个实施例图；
图4是另一个实施例图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，作为本发明的实施例，一种四旋翼植保无人机飞行平衡调节方法，无人机在非重心位置的水平轴向上搭载有负载，无人机上在水平轴向上设置有可水平移动的智能电池，包括以下步骤：
获取中心点，中心点到每个无人机旋翼的距离相等；
调整智能电池位置，使无人机重心保持在中心点所在竖直轴线上。
由于无人机飞行主要依靠安装在机臂上的旋翼来实现，多个旋翼通常对称设置在无人机周向上，旋翼在工作时提供向上的拉力，在飞行过程中，每个旋翼提供的拉力都是几乎相同的，多个拉力在中心点形成一个向上的合力，为保证飞行平衡和控制方便，无人机的重心位于四个旋翼的中心点所在的竖直轴线上，避免无人机在飞行过程中产生扭矩；同时，在平飞过程中，多个拉力会在中心点上形成一个竖直分力和一个水平分力，竖直分力用于保持无人机悬空，水平分力用于驱动无人机水平方向的移动，使无人机重心位于中心点所在竖直轴线上，能够便于操控，减小控制的复杂度，利于保证飞行稳定。
其中，如图2所示，获取中心点的步骤包括，获取四个旋翼的旋转中心点；分别连接不相邻的两个旋转中心点，得到两条相交的线段；分别以两条线段的中点作垂直于中点所在线段的平面，得到两个平面，两个平面相交，得到中心线；获取无人机机体所在水平基面，中心线与水平基面相交，得到位于无人机上的中心点。由于旋翼是对称设置在无人机的周向上，通过这种方式获取中心点，能够保证中心点到每个旋翼的距离相等。
具体地，如图3所示，获取中心点后，还包括以下步骤：调整负载重量，获取不同负载重量对应的智能电池位置信息；根据智能电池位置信息，生成随负载重量变化的位移参数。在无人机调试阶段，根据负载的情况，从空载到满载，调整智能电池的位置，以使无人机的重心位于中心点所在竖直直线上；根据调试数据，获取不同重量的负载对应的智能电池位置信息；由于智能电池安装在无人机机体的水平轴向上，且智能电池只能在水平轴向上水平移动，依据以上信息，能够生成智能电池位置与负载重量之间的唯一函数曲线，最终得到随负载重量变化的位移参数。
作为一个优选的实施例，如图4所示，调整智能电池位置的方法，包括以下步骤：获取无人机的预设作业信息；根据无人机的预设作业信息，计算出负载重量的变化信息；根据负载重量的变化信息和智能电池的位移参数，得到单位时间内智能电池的目标移动量q；读取电机的每转移动量r，根据单位时间内智能电池的目标移动量q和电机的每转移动量r，得到电机的目标转速n，控制电机驱动模块驱动电机按照目标转速n转动，调整智能电池位置，使无人机重心保持在中心点所在竖直轴线上。
通过上述具体实施过程可知，电机的转速为电机的目标转速n，电机的目标转速
且电机的目标转速n考虑到了无人机的作业信息，实时调整电机的目标转速n，以通过电机驱动模块驱动电机按照目标转速n转动，从而调整电机转速对应的智能电池位移量，这样就能减小了作业因素对无人机重心调整的影响。
作为另一个优选的实施例，控制电机驱动模块驱动电机按照目标转速n转动的方法，包括以下步骤：获取电机的转速信息，其中，电机的转速信息包括电机的当前转速ni以及上一时刻的转速ni-1；根据电机的目标转速n、电机的当前转速ni以及电机的上一时刻的转速ni-1，获得控制脉冲的占空比m；依据控制脉冲的占空比m向电机驱动模块发送控制脉冲，以使电机驱动模块驱动电机按照电机的目标转速n转动。
控制脉冲的占空比m＝(n-ni)kp+(n-ni)ki+[(n-ni)-(ni-ni-1)]kd，其中，kp为水泵电机转速比例系数；ki为水泵电机转速积分系数；kd为水泵电机转速微分系数。
值得注意的是，电机在转动过程中存在很多不稳定因素，容易导致电机在转动过程中转速出现波动，因此，虽然电机驱动模块驱动电机按照目标转速n转动，但是，电机转动的过程中，如果出现影响电机转速的不稳定因素，其实际转速可能与目标转速n出现偏差。
为了保证电机能够按照目标转速n转动，需要采集电机的转速信息，控制电机驱动模块驱动电机按照目标转速n转动。
在一个实施例中，采集的电机转速信息包括电机的当前转速ni以及电机上一时刻的转速ni-1；并根据电机的目标转速n、电机的当前转速ni以及电机的上一时刻的转速ni-1，得到控制脉冲的占空比，并依据控制脉冲的占空比向电机驱动模块发送控制脉冲，以控制电机驱动模块根据控制脉冲驱动电机按照目标转速n转动；
其中，通过上述控制电机驱动模块驱动电机按照目标转速n转动的举例可以发现，实时采集电机的转速信息，并与电机驱动模块以及电机形成闭环控制，通过这样的闭环控制，使得在实时监控电机的转速信息的基础上，能够以所接收到的电机转速信息和电机目标转速n为参数，得到控制脉冲的占空比，使电机驱动模块根据控制脉冲的占空比对应的控制脉冲驱动电机按照目标转速n转动；这样即使电机在转动过程中出现了一些影响电机转速的不稳定因素，也能够控制电机驱动模块驱动电机以目标转速n转动，保证了智能电池的位移准确。
易于理解的，预设作业信息包括飞行速度和喷洒信息，喷洒信息包括喷幅宽度和作业区域内单位面积喷洒量。
需要说明的是，上述无人机的飞行速度、作业区域内单位面积喷洒量、喷幅宽度一般是由客户端输入的设定值，每转移动量是根据电机的参数进行设置的。
具体的，计算出负载重量的变化信息，包括以下步骤：根据无人机的飞行速度和喷幅宽度，计算出单位时间的喷洒面积；根据单位时间的喷洒面积和作业区域内单位面积喷洒量，计算出单位时间内无人机的总喷洒量；根据单位时间内无人机的总喷洒量，生成负载重量的变化信息。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。