一种基于智能化动力分配的无人机控制方法与流程

本发明涉及无人机，尤其是一种基于智能化动力分配的无人机控制方法。

背景技术：

1、传统的无人机在飞行时并不考虑环境因素，如风速，压强等，这导致了无人机在飞行时容易造成飞行策略的混乱，从而导致不必要的损失。传统的无人机通常采用四套相同的动力输出装置，即采用四套相同规格的螺旋桨、电调等，四个螺旋桨的动力输出特性一致。当螺旋桨的输出动力增加和螺旋桨的输出动力减小相同时，即可完成相应动作。而当螺旋桨的输出动力增加和螺旋桨的输出动力减小不相同时，无人机无法完成相应动作，相应动作的耦合解耦效果差。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过提出一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，以解决上述背景技术中提出的缺陷。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、提供一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，包括如下步骤：

4、步骤一：获取无人机的实时飞行数据和实时天气信息；

5、步骤二：对飞行数据和实时天气数据进行分析处理；

6、步骤三：将数据处理结果及时反馈给无人机。

7、作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤一中，将数据采集装置安装在无人机底部并固定，无人机启动后，随即启动数据采集装置，采集无人机的位置，时速，时刻，飞行姿态。

8、作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集装置利用所获得的位置和时刻通过5g网络技术实时采集所飞地的天气情况，天气情况包括风速、风向，并利用自身的大气压强采集模块采集大气压强。

9、作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤二中，获得数据采集装置的信息后，将对数据进行分析处理，数据分析处理包括获得无人机的控制力和控制力矩的约束方程；计算无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数。

10、作为本发明的一种优选技术方案：所述无人机的控制力和控制力矩的约束方程为：

11、

12、其中，mx、my、mz分别表示滚转力矩、俯仰力矩、航向力矩；f1、f2、f3、f4分别表示各螺旋桨的第一电机、第二电机、第三电机和第四电机的输出动力；f表示无人机升力；lux、luy、ldx、ldy分别表示第三电机力臂在无人机前后方向的分量、第三电机力臂在无人机左右方向的分量、第二电机力臂在无人机前后方向的分量，以及第二电机力臂在无人机左右方向的分量，β为抑制系数，v为无人机飞行时速，p为压强，vf为风速。

13、作为本发明的一种优选技术方案：所述无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数包括：

14、所述无人机的飞行姿态为垂直爬升时，与其他飞行姿态无耦合的第一约束条件为：

15、

16、则满足所述第一约束条件时，对所述控制力和控制力矩的约束方程求解，得到所述无人机的升力的变化量分配系数为：

17、

18、其中，为所述升力的预设变化量；为所述第一电机和所述第三电机的升力变化量分配系数；为所述第二电机和所述第四电机的升力变化量分配系数；β为抑制系数，v为无人机飞行时速，p为压强，vf为风速。

19、作为本发明的一种优选技术方案：所述人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数还包括：

20、所述无人机的飞行姿态为俯仰时，与其他飞行姿态无耦合的第二约束条件为：

21、

22、则满足所述第二约束条件时，对所述控制力和控制力矩的约束方程求解，得到所述无人机的俯仰动力变化量分配系数为：

23、

24、作为本发明的一种优选技术方案：所述无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数还包括：

25、所述无人机的飞行姿态为滚转时，与其他飞行姿态无耦合的第三约束条件为：

26、

27、则满足所述第三约束条件时，对所述控制力和控制力矩的约束方程求解，得到所述无人机的滚转动力变化量分配系数为：

28、

29、其中，为所述滚转动力的预设变化量；为所述第一电机的滚转动力变化量分配系数，为所述第二电机的滚转动力变化量分配系数，为所述第三电机的滚转动力变化量分配系数；为所述第四电机的滚转动力变化量分配系数；为抑制系数，v为无人机飞行时速，p为压强，vf为风速。

30、作为本发明的一种优选技术方案：所述无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数还包括：

31、所述无人机的飞行姿态为偏航时，与其他飞行姿态无耦合的第四约束条件为：

32、

33、则满足所述第四约束条件时，对所述控制力和控制力矩的约束方程求解，得到所述无人机的滚转动力变化量分配系数为：

34、

35、其中，为所述第一电机的航向动力的变化量分配系数，为所述第二电机的航向动力变化量分配系数，为所述第三电机的航向动力变化量分配系数为，为所述第四电机的航向动力变化量分配系数。

36、为本发明的一种优选技术方案：所述步骤三中，数据结果的反馈通过无线电和远程wifi实时传送。

37、本发明提供的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，通过安装采集装置和利用5g技术，可提供实时飞行数据和实时环境数据，从而保障了飞行的安全性和有效性。通过计算无人机的控制力和控制力矩的约束方程，以及计算无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数，使得无人机各电机的动力分配更容易，并且极大改善无人机的飞行姿态改变时各姿态之间的解耦效果，降低各姿态之间互相影响。

技术特征：

1.一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述步骤一中，将数据采集装置安装在无人机底部并固定，无人机启动后，随即启动数据采集装置，采集无人机的位置，时速，时刻，飞行姿态。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述数据采集装置利用所获得的位置和时刻通过5g网络技术实时采集所飞地的天气情况，所述天气情况包括风速、风向，并利用自身的大气压强采集模块采集大气压强。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述步骤二中，获得数据采集装置的信息后，将对数据进行分析处理，数据分析处理包括获得无人机的控制力和控制力矩的约束方程；计算无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数。

5.根据权利要求4所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述无人机的控制力和控制力矩的约束方程为：

6.根据权利要求5所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数还包括：

8.根据权利要求6所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数还包括：

9.根据权利要求6所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述无人机的各螺旋桨电机的各飞行姿态的变化量分配系数还包括：

10.根据权利要求1所述的一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，其特征在于：所述步骤三中，数据结果的反馈通过无线电和远程wifi实时传送。

技术总结
本发明涉及无人机技术领域，尤其为一种基于智能化动力分配的无人机控制方法，包括如下步骤：步骤一：获取无人机的实时飞行数据和实时天气信息；步骤二：对飞行数据和实时天气数据进行分析处理；步骤三：将数据处理结果及时反馈给无人机。本发明通过实时获取无人机及天气的实时数据，保证了数据的有效性；通过数据的实时处理，可提高数据结果的可靠性；将处理结果及时传送至无人机，提高了飞行时的可控性，以此实现度无人机更为精准的飞行控制。

技术研发人员：陈春梅,亚历山大·詹姆斯·劳里,瑞恩·麦克·兰德,吴占东,黎容硕
受保护的技术使用者：青岛兰道尔航空科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13