CN115344055A - 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115344055A
CN115344055A CN202211052466.7A CN202211052466A CN115344055A CN 115344055 A CN115344055 A CN 115344055A CN 202211052466 A CN202211052466 A CN 202211052466A CN 115344055 A CN115344055 A CN 115344055A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aircraft
target
speed
dimensional
horizontal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211052466.7A
Other languages
English (en)
Inventor
胡华智
刘勇
胡海生
卢兴捷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ehang Intelligent Equipment Guangzhou Co Ltd
Original Assignee
Ehang Intelligent Equipment Guangzhou Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ehang Intelligent Equipment Guangzhou Co Ltd filed Critical Ehang Intelligent Equipment Guangzhou Co Ltd
Priority to CN202211052466.7A priority Critical patent/CN115344055A/zh
Publication of CN115344055A publication Critical patent/CN115344055A/zh
Priority to PCT/CN2023/111856 priority patent/WO2024046060A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/106—Change initiated in response to external conditions, e.g. avoidance of elevated terrain or of no-fly zones

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质，其中，该方法包括：将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标；将所述水平姿态目标、所述角度观测数据、偏航角目标以及角速度观测数据输入至所述航空器的姿态控制器，计算得到三轴转速差，以及将所述平均转速和所述三轴转速差输入至所述航空器的动力分配模块，计算得到所述航空器的各电机的转速指令。本发明实现了一种自动化的航空器控制制导方案，有效地实现了航空器的稳定飞行及制导指令执行，极大地提升了航空器飞行控制的准确性、稳定性以及安全性。

Description

一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及无人驾驶航空器技术领域，尤其涉及一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
现有技术中，随着公共航空运输事业的飞速发展，乘坐飞机实现快捷舒适的旅行已经成为人们日常生活中一种极其普通的交通方式。而相较于传统的有人驾驶航空器，无人驾驶航空器可实现更安全、环保、智能的低空中短途载人交通。
目前，无人驾驶航空器在导航时，需提供实时观测信息，例如三维角度信息、三维角速度信息、三维位置信息、三维速度信息以及三维加速度信息等。
如何有效地根据上述实时观测信息执行航空器的姿态、速度控制，实现无人驾驶航空器的稳定飞行及跟踪制导，成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术缺陷，本发明提出了一种航空器的控制制导方法，该方法包括：
将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标，其中，所述三维速度目标由所述航空器的位置控制器根据接收到的三维位置指令和三维位置观测数据计算得到；
将所述水平加速度目标、水平加速度观测数据输入至所述航空器的水平加速度控制器，计算得到水平姿态目标，以及将所述垂直加速度目标、垂直加速度观测数据以及角度观测数据输入至所述航空器的垂直加速度控制器，计算得到平均转速；
将所述水平姿态目标、所述角度观测数据、偏航角目标以及角速度观测数据输入至所述航空器的姿态控制器，计算得到三轴转速差，以及将所述平均转速和所述三轴转速差输入至所述航空器的动力分配模块，计算得到所述航空器的各电机的转速指令。
可选地，所述将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标，之前包括：
将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道；
将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道。
可选地，所述将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道，包括：
将所述航空器的高度、垂直速度以及角度作为所述垂直通道的观测反馈，并输出所述航空器的各个螺旋桨的所述平均转速；
通过控制所述平均转速对应的整体拉力在竖直方向的分力执行所述航空器在竖直方向上的运动控制。
可选地，所述将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道，包括：
将所述航空器的位置和水平速度作为所述水平通道的观测反馈，输出所述航空器的目标姿态角，并由所述姿态控制器通过调整所述航空器的各个螺旋桨的转速差执行所述航空器的姿态控制；
在整体升力于垂直方向与所述航空器所受的重力动态相等时，将对所述航空器的水平加速度控制作为所述水平通道的控制。
可选地，所述将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道，包括：
通过控制所述航空器的旋转运动轴上的两个螺旋桨的转速，形成预设的转速差；
通过所述转速差生成旋转力矩，并将对所述旋转力矩的控制作为所述横滚通道和所述俯仰通道的控制。
可选地，所述将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道，包括：
通过控制所述航空器的多个螺旋桨的转向和转速，形成预设的反扭距；
通过所述反扭距生成所述航空器的偏航轴的扭矩差，并将对所述扭矩差的控制作为所述偏航通道的控制。
可选地，所述方法还包括：
在执行直线式航线制导时，根据所述航空器的当前位置、目标点位置以及所述三维速度目标计算得到单位时间速度向量；
所述三维位置指令初始化为所述航空器的当前三维位置，根据所述当前三维位置以及所述单位时间速度向量以离散积分形式更新位置目标指令，直至所述位置目标指令的指令位置为所述目标点位置。
可选地，所述方法还包括：
在执行曲线式航线制导时，根据两个以上有序排列的飞行任务目标点的三维位置信息和所述三维速度目标，按序进行两点三次插值形成曲线；
根据所述曲线更新、并跟踪所述三维位置目标指令，执行曲线式飞行。
可选地，所述方法还包括：
在执行速度式微控制导时，接收外部的速度调整指令；
根据所述速度调整指令、垂直运动过程参数和水平运动过程参数的限制约束，规划所述三维速度前馈指令和所述三维位置指令。
本发明还提出了一种航空器的控制制导设备，该设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的航空器的控制制导方法的步骤。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有航空器的控制制导程序，航空器的控制制导程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的航空器的控制制导方法的步骤。
实施本发明的航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质，通过将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标，其中，所述三维速度目标由所述航空器的位置控制器根据接收到的三维位置指令和三维位置观测数据计算得到；将所述水平加速度目标、水平加速度观测数据输入至所述航空器的水平加速度控制器，计算得到水平姿态目标，以及将所述垂直加速度目标、垂直加速度观测数据以及角度观测数据输入至所述航空器的垂直加速度控制器，计算得到平均转速；将所述水平姿态目标、所述角度观测数据、偏航角目标以及角速度观测数据输入至所述航空器的姿态控制器，计算得到三轴转速差，以及将所述平均转速和所述三轴转速差输入至所述航空器的动力分配模块，计算得到所述航空器的各电机的转速指令。本发明实现了一种自动化的航空器控制制导方案，有效地实现了航空器的稳定飞行及制导指令执行，极大地提升了航空器飞行控制的准确性、稳定性以及安全性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明航空器的控制制导方法第一实施例的流程图；
图2是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第一流程图；
图3是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第二流程图；
图4是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第三流程图；
图5是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第四流程图；
图6是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第五流程图；
图7是本发明航空器的控制制导方法第三实施例的第一流程图；
图8是本发明航空器的控制制导方法第三实施例的第二流程图；
图9是本发明航空器的控制制导方法第三实施例的第三流程图；
图10是本发明航空器的控制制导方法第一实施例的控制逻辑示意图；
图11是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的线运动控制示意图；
图12是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的横滚俯仰控制示意图；
图13是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的偏航控制示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
实施例一
图1是本发明航空器的控制制导方法第一实施例的流程图。一种航空器的控制制导方法，该方法包括：
S1、将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标，其中，所述三维速度目标由所述航空器的位置控制器根据接收到的三维位置指令和三维位置观测数据计算得到；
S2、将所述水平加速度目标、水平加速度观测数据输入至所述航空器的水平加速度控制器，计算得到水平姿态目标，以及将所述垂直加速度目标、垂直加速度观测数据以及角度观测数据输入至所述航空器的垂直加速度控制器，计算得到平均转速；
S3、将所述水平姿态目标、所述角度观测数据、偏航角目标以及角速度观测数据输入至所述航空器的姿态控制器，计算得到三轴转速差，以及将所述平均转速和所述三轴转速差输入至所述航空器的动力分配模块，计算得到所述航空器的各电机的转速指令。
在本实施例中，无人驾驶航空器包括位置控制器、速度控制器、水平加速度控制器、垂直加速度控制器、姿态控制器以及动力分配模块。具体的，请参考图10示出的控制逻辑示意图，其中，位置控制器用于接收三维位置指令和三维位置观测数据，并根据接收到的三维位置指令和三维位置观测数据计算得到三维速度目标；速度控制器用于输入上述三维速度目标，并结合外部接收的三维速度前馈指令和三维速度观测数据，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标；水平加速度控制器用于输入上述水平加速度目标，并结合外部接收的水平加速度观测数据，计算得到水平姿态目标；垂直加速度控制器用于输入上述垂直加速度目标，并结合外部接收的垂直加速度观测数据和角度观测数据，计算得到平均转速；姿态控制器用于输入上述水平姿态目标、设定的偏航角目标，并结合外部接收的角度观测数据和角速度观测数据，计算得到三轴转速差；动力分配模块用于输入上述平均转速和上述三轴转速差，计算得到所述航空器的各电机的转速指令。
本实施例的有益效果在于，通过将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标，其中，所述三维速度目标由所述航空器的位置控制器根据接收到的三维位置指令和三维位置观测数据计算得到；将所述水平加速度目标、水平加速度观测数据输入至所述航空器的水平加速度控制器，计算得到水平姿态目标，以及将所述垂直加速度目标、垂直加速度观测数据以及角度观测数据输入至所述航空器的垂直加速度控制器，计算得到平均转速；将所述水平姿态目标、所述角度观测数据、偏航角目标以及角速度观测数据输入至所述航空器的姿态控制器，计算得到三轴转速差，以及将所述平均转速和所述三轴转速差输入至所述航空器的动力分配模块，计算得到所述航空器的各电机的转速指令。本实施例实现了一种自动化的航空器控制制导方案，有效地实现了航空器的稳定飞行及制导指令执行，极大地提升了航空器飞行控制的准确性、稳定性以及安全性。
实施例二
图2是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第一流程图，基于上述实施例，将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标，之前包括如下步骤：
S01、将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道；
S02、将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道。
在本实施例中，在水平通道中，将所述水平加速度目标、水平加速度观测数据输入至所述航空器的水平加速度控制器，计算得到水平姿态目标；在垂直通道中，将所述垂直加速度目标、垂直加速度观测数据以及角度观测数据输入至所述航空器的垂直加速度控制器，计算得到平均转速。
在本实施例中，在横滚通道、俯仰通道以及偏航通道中，将所述水平姿态目标、所述角度观测数据、偏航角目标以及角速度观测数据输入至所述航空器的姿态控制器，计算得到三轴转速差，以及将所述平均转速和所述三轴转速差输入至所述航空器的动力分配模块，计算得到所述航空器的各电机的转速指令。
图3是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第二流程图，在本实施例中，将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道，包括如下步骤：
S011、将所述航空器的高度、垂直速度以及角度作为所述垂直通道的观测反馈，并输出所述航空器的各个螺旋桨的所述平均转速；
S012、通过控制所述平均转速对应的整体拉力在竖直方向的分力执行所述航空器在竖直方向上的运动控制。
在本实施例中，请参考图11示出的线运动控制示意图，在垂直通道中，以高度、垂直速度和航空器角度作为观测反馈，输出为航空器的螺旋桨的平均转速，该平均转速对应航空器整体拉升力。
在本实施例中，通过控制整体拉升力在竖直方向的分力大小(即垂直分离)，实现航空器在竖直方向上的运动控制。
图4是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第三流程图，在本实施例中，将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道，包括如下步骤：
S013、将所述航空器的位置和水平速度作为所述水平通道的观测反馈，输出所述航空器的目标姿态角，并由所述姿态控制器通过调整所述航空器的各个螺旋桨的转速差执行所述航空器的姿态控制；
S014、在整体升力于垂直方向与所述航空器所受的重力动态相等时，将对所述航空器的水平加速度控制作为所述水平通道的控制。
在本实施例中，请再参考图11示出的线运动控制示意图，在水平通道中，以位置、水平速度作为观测反馈，输出为目标姿态角，并由姿态控制器通过各螺旋桨转速差控制航空器姿态。
在本实施例中，以整体升力(即拉升力)在垂直方向与航空器所受重力动态相等的基础下，控制航空器水平方向的加速度来完成水平通道的控制。
图5是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第四流程图，在本实施例中，将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道，包括如下步骤：
S021、通过控制所述航空器的旋转运动轴上的两个螺旋桨的转速，形成预设的转速差；
S022、通过所述转速差生成旋转力矩，并将对所述旋转力矩的控制作为所述横滚通道和所述俯仰通道的控制。
在本实施例中，请参考图12示出的横滚俯仰控制示意图，在横滚通道和俯仰通道中，采用相同的横滚运动和俯仰运动的控制方式，即，首先，通过控制所述航空器的旋转运动轴上的两个螺旋桨的转速，形成预设的转速差，然后，通过所述转速差生成旋转力矩，并将对所述旋转力矩的控制作为所述横滚通道和所述俯仰通道的控制。
图6是本发明航空器的控制制导方法第二实施例的第五流程图，在本实施例中，将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道，包括如下步骤：
S023、通过控制所述航空器的多个螺旋桨的转向和转速，形成预设的反扭距；
S024、通过所述反扭距生成所述航空器的偏航轴的扭矩差，并将对所述扭矩差的控制作为所述偏航通道的控制。
在本实施例中，请参考图13示出的偏航控制示意图，在偏航通道中，首先，通过控制所述航空器的多个螺旋桨的转向和转速，形成预设的反扭距，例如，控制多个螺旋桨顺时针转速增大，控制多个螺旋桨逆时针转速减小，从而使得航空器整体的逆时针扭矩增大，即得到反扭距；然后，通过所述反扭距生成所述航空器的偏航轴的扭矩差，并将对所述扭矩差的控制作为所述偏航通道的控制。
实施例三
图7是本发明航空器的控制制导方法第三实施例的第一流程图，基于上述实施例，在本实施例中，包括如下步骤：
S41、在执行直线式航线制导时，根据所述航空器的当前位置、目标点位置以及所述三维速度目标计算得到单位时间速度向量；
S42、所述三维位置指令初始化为所述航空器的当前三维位置，根据所述当前三维位置以及所述单位时间速度向量以离散积分形式更新位置目标指令，直至所述位置目标指令的指令位置为所述目标点位置。
在本实施例中，在执行直线式航线制导时，根据飞行任务目标点的三维位置信息，制定从航空器当前三维位置至目标点三维位置的直线式航路。具体的，首先，根据当前位置O(X,Y,Z)、目标点位置D(X,Y,Z)以及设定的飞行三维速度约束，得到单位时间速度向量
Figure BDA0003824239600000091
然后，确定航空器的推进过程，包括，将位置目标指令
Figure BDA0003824239600000092
初始化为航空器的当前三维位置，并根据单位时间速度向量，以离散积分形式更新位置目标指令
Figure BDA0003824239600000093
直至
Figure BDA0003824239600000094
最后，确定航空器的跟踪过程，包括，控制航空器跟踪上述实时的位置目标指令，从而实现直线式飞行。
图8是本发明航空器的控制制导方法第三实施例的第二流程图，在本实施例中，包括如下步骤：
S43、在执行曲线式航线制导时，根据两个以上有序排列的飞行任务目标点的三维位置信息和所述三维速度目标，按序进行两点三次插值形成曲线；
S44、根据所述曲线更新、并跟踪所述三维位置目标指令，执行曲线式飞行。
在本实施例中，在执行曲线式航线制导时，首先，获取已知的两个以上有序排列的飞行任务目标点的三维位置信息，依据飞行三维速度的设定约束
Figure BDA0003824239600000098
得到当前坐标p0和各点的位置坐标p1...pN，以及当前期望速度向量v0和各点处期望速度向量v1...vN；然后，按序进行两点三次Hermite插值形成曲线，具体的，以p0到p1为例：
Figure BDA0003824239600000095
Figure BDA0003824239600000096
在形成曲线后，确定曲线式航线制导的推进过程，具体包括，按如下方式更新位置目标指令：
Figure BDA0003824239600000097
在本实施例中，通过上述方式持续更新位置目标指令，直至从t(0)＝0至t(n)＝1，同样的，按上述方式继续根据p1到p2的曲线推进位置目标指令；最后，确定航空器的跟踪过程，即，跟踪该位置目标指令，从而实现曲线式飞行。
图9是本发明航空器的控制制导方法第三实施例的第三流程图，在本实施例中，包括如下步骤：
S45、在执行速度式微控制导时，接收外部的速度调整指令；
S46、根据所述速度调整指令、垂直运动过程参数和水平运动过程参数的限制约束，规划所述三维速度前馈指令和所述三维位置指令。
在本实施例中，在执行速度式微控制导时，通过接收外部速度调整指令，并根据运动过程参数的限制约束，规划三维速度前馈指令和三维位置指令。
在本实施例中，针对上述规划三维速度前馈指令和三维位置指令的过渡过程，具体包括垂直部分和水平部分。其中，针对垂直部分，首先，对其垂直速度指令进行限幅，记为上下界Vzmax+、Vzma；然后，生成垂直速度前馈指令，并积分生成高度位置指令：
Figure BDA0003824239600000101
Figure BDA0003824239600000102
在本实施例中，针对水平部分，首先，考虑到水平部分的运动响应不如垂直部分快，因此，需配置更平滑的低带宽过程；然后，对于输入的水平速度指令Vxyinput(n)，通过最大水平加速度限制aXYmax和最大水平速度限制vXYmax，配置惯性环节，得到水平速度前馈指令，并积分生成水平位置指令：
Figure BDA0003824239600000103
Figure BDA0003824239600000104
Figure BDA0003824239600000105
可以看出，在本实施例中，基于导航所提供的实时观测信息，包括三维角度信息、三维角速度信息、三维位置信息、三维速度信息以及三维加速度信息等，通过控制航空器的执行机构改变航空器的姿态、速度等，以此实现稳定飞行及跟踪制导指令的执行。同时，在制导过程中，依据目标的位置和速度等信息，并根据自身的位置、速度及约束，实现对抵达目标的位置的跟踪或速度指令的生成。
实施例四
基于上述实施例，本发明还提出了一种航空器的控制制导设备，该设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的航空器的控制制导方法的步骤。
需要说明的是，上述设备实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详细见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
实施例五
基于上述实施例，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有航空器的控制制导程序，航空器的控制制导程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的航空器的控制制导方法的步骤。
需要说明的是，上述介质实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详细见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在介质实施例中均对应适用，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种航空器的控制制导方法，其特征在于，所述方法包括：
将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标，其中，所述三维速度目标由所述航空器的位置控制器根据接收到的三维位置指令和三维位置观测数据计算得到；
将所述水平加速度目标、水平加速度观测数据输入至所述航空器的水平加速度控制器，计算得到水平姿态目标，以及将所述垂直加速度目标、垂直加速度观测数据以及角度观测数据输入至所述航空器的垂直加速度控制器，计算得到平均转速；
将所述水平姿态目标、所述角度观测数据、偏航角目标以及角速度观测数据输入至所述航空器的姿态控制器，计算得到三轴转速差，以及将所述平均转速和所述三轴转速差输入至所述航空器的动力分配模块，计算得到所述航空器的各电机的转速指令。
2.根据权利要求1所述的航空器的控制制导方法，其特征在于，所述将三维速度目标、三维速度前馈指令以及三维速度观测数据输入至航空器的速度控制器，计算得到水平加速度目标和垂直加速度目标，之前包括：
将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道；
将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道。
3.根据权利要求2所述的航空器的控制制导方法，其特征在于，所述将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道，包括：
将所述航空器的高度、垂直速度以及角度作为所述垂直通道的观测反馈，并输出所述航空器的各个螺旋桨的所述平均转速；
通过控制所述平均转速对应的整体拉力在竖直方向的分力执行所述航空器在竖直方向上的运动控制。
4.根据权利要求2所述的航空器的控制制导方法，其特征在于，所述将所述航空器的位置运动解耦为水平通道和垂直通道，包括：
将所述航空器的位置和水平速度作为所述水平通道的观测反馈，输出所述航空器的目标姿态角，并由所述姿态控制器通过调整所述航空器的各个螺旋桨的转速差执行所述航空器的姿态控制；
在整体升力于垂直方向与所述航空器所受的重力动态相等时，将对所述航空器的水平加速度控制作为所述水平通道的控制。
5.根据权利要求2所述的航空器的控制制导方法，其特征在于，所述将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道，包括：
通过控制所述航空器的旋转运动轴上的两个螺旋桨的转速，形成预设的转速差；
通过所述转速差生成旋转力矩，并将对所述旋转力矩的控制作为所述横滚通道和所述俯仰通道的控制。
6.根据权利要求2所述的航空器的控制制导方法，其特征在于，所述将所述航空器的旋转运动解耦为横滚通道、俯仰通道以及偏航通道，包括：
通过控制所述航空器的多个螺旋桨的转向和转速，形成预设的反扭距；
通过所述反扭距生成所述航空器的偏航轴的扭矩差，并将对所述扭矩差的控制作为所述偏航通道的控制。
7.根据权利要求1所述的航空器的控制制导方法，其特征在于，所述方法还包括：
在执行直线式航线制导时，根据所述航空器的当前位置、目标点位置以及所述三维速度目标计算得到单位时间速度向量；
所述三维位置指令初始化为所述航空器的当前三维位置，根据所述当前三维位置以及所述单位时间速度向量以离散积分形式更新位置目标指令，直至所述位置目标指令的指令位置为所述目标点位置。
8.根据权利要求1所述的航空器的控制制导方法，其特征在于，所述方法还包括：
在执行曲线式航线制导时，根据两个以上有序排列的飞行任务目标点的三维位置信息和所述三维速度目标，按序进行两点三次插值形成曲线；
根据所述曲线更新、并跟踪所述三维位置目标指令，执行曲线式飞行。
9.根据权利要求1所述的航空器的控制制导方法，其特征在于，所述方法还包括：
在执行速度式微控制导时，接收外部的速度调整指令；
根据所述速度调整指令、垂直运动过程参数和水平运动过程参数的限制约束，规划所述三维速度前馈指令和所述三维位置指令。
10.一种航空器的控制制导设备，其特征在于，所述设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的航空器的控制制导方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有航空器的控制制导程序，所述航空器的控制制导程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的航空器的控制制导方法的步骤。
CN202211052466.7A 2022-08-31 2022-08-31 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质 Pending CN115344055A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211052466.7A CN115344055A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质
PCT/CN2023/111856 WO2024046060A1 (zh) 2022-08-31 2023-08-09 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211052466.7A CN115344055A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115344055A true CN115344055A (zh) 2022-11-15

Family

ID=83955904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211052466.7A Pending CN115344055A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115344055A (zh)
WO (1) WO2024046060A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116650979A (zh) * 2023-07-28 2023-08-29 深圳市好盈科技股份有限公司 飞行器控制方法和装置
WO2024046060A1 (zh) * 2022-08-31 2024-03-07 亿航智能设备（广州）有限公司 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018076206A1 (zh) * 2016-10-26 2018-05-03 深圳市道通智能航空技术有限公司 飞行器及其飞行控制方法和装置
CN106950981B (zh) * 2017-04-25 2020-02-11 深圳大学 一种无人机高度控制方法及***
CN109936080B (zh) * 2019-03-28 2020-05-22 郑州大学 一种无人机巡检输电线路的方法
CN110304244A (zh) * 2019-06-26 2019-10-08 深圳市道通智能航空技术有限公司 飞行控制方法、装置、倾转翼飞行器及介质
WO2021223169A1 (zh) * 2020-05-07 2021-11-11 深圳市大疆创新科技有限公司 无人机的动力输出检测方法和设备
CN111572762A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 亿航智能设备（广州）有限公司 一种旋翼航空器及其螺旋桨力矩的转换方法
CN114610075A (zh) * 2022-05-10 2022-06-10 之江实验室 一种倾转多旋翼飞行器飞控***及多旋翼无人机
CN115344055A (zh) * 2022-08-31 2022-11-15 亿航智能设备（广州）有限公司 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024046060A1 (zh) * 2022-08-31 2024-03-07 亿航智能设备（广州）有限公司 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质
CN116650979A (zh) * 2023-07-28 2023-08-29 深圳市好盈科技股份有限公司 飞行器控制方法和装置
CN116650979B (zh) * 2023-07-28 2023-10-24 深圳市好盈科技股份有限公司 飞行器控制方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024046060A1 (zh) 2024-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115344055A (zh) 一种航空器的控制制导方法、设备及计算机可读存储介质
Bouadi et al. Sliding mode control based on backstepping approach for an UAV type-quadrotor
CN108388269A (zh) 基于四旋翼飞行器的无人机编队飞行控制方法
CN112099517B (zh) 基于力觉和视觉反馈的协作吊运***双边遥操作控制方法
US20210103297A1 (en) Aircraft control method
Scholz et al. Model based control of a quadrotor with tiltable rotors
Tal et al. Aerobatic trajectory generation for a vtol fixed-wing aircraft using differential flatness
Tao et al. Swing-reducing flight control system for an underactuated indoor miniature autonomous blimp
CN114911265A (zh) 一种四旋翼无人机编队协同机动控制方法
Karras et al. Target tracking with multi-rotor aerial vehicles based on a robust visual servo controller with prescribed performance
Bauersfeld et al. Fused-PID control for tilt-rotor VTOL aircraft
Levin et al. Motion planning for a small aerobatic fixed-wing unmanned aerial vehicle
Repoulias et al. Robotic airship trajectory tracking control using a backstepping methodology
Magariyama et al. Seamless 90-degree attitude transition flight of a quad tilt-rotor UAV under full position control
Mosalsal et al. Variable pitch control of a quadrotor using adaptive sliding mode controller
AU2020364319B2 (en) Contingent use of commanded speed in lieu of sensed airspeed to inform flight control decisions
CN117311388A (zh) 一种无人直升机集群的编队巡逻飞行方法及装置
JP2022144002A (ja) 航空機の制御装置
Salazar et al. Simulation and robust trajectory-tracking for a Quadrotor UAV
CN117234228A (zh) 一种倾转旋翼无人机倾转过程控制方法
Hernandez Ramirez et al. Trajectory tracking control of highly maneuverable fixed-wing unmanned aerial vehicles
CN113031643B (zh) 一种无人机编队与避障方法
Liu et al. Structure Design and Control of a Novel Tilt-rotor Quadrotor with Thrust Vectoring
Xie et al. Dynamic output feedback image-based visual servoing of rotorcraft UAVs
Radmanesh et al. On the effect of different splines on way-point navigation of quad-copters

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination