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無人機整機
無人機配件
無人機服務(wù)
設(shè)備與工具無人機網(wǎng)(www.hldxsj.cn)數(shù)據(jù)中心援引國家知識產(chǎn)權(quán)局的專利數(shù)據(jù)稱，在這份發(fā)明專利中，描述了一種無人機在極端初始狀態(tài)的快速平衡控制方法，屬于多旋翼無人機飛行控制技術(shù)領(lǐng)域。本方法包括如下步驟：
（1）無人機上電，對陀螺儀、磁力計、加速度計進行校準(zhǔn)，并檢查電機解鎖后是否運轉(zhuǎn)正常；
（2）各個傳感器校準(zhǔn)完畢，電機解鎖后一切正常，手持無人機準(zhǔn)備進行拋飛；
（3）向上以任意方向拋出無人機，當(dāng)無人機在空中自由落體的時候，撥動遙控器檔位；
（4）無人機自由落體時，接收到遙控器的檔位變化，根據(jù)各個傳感器反饋的信息，飛行控制器調(diào)用算法，使得自身快速進入平穩(wěn)飛行狀態(tài)。該方法增強了飛行控制系統(tǒng)的魯棒性，同時提高了整個飛行系統(tǒng)狀態(tài)的收斂速度。
無人機為了提升娛樂性提出了手拋即飛的任務(wù)需求，此時飛行控制系統(tǒng)的任務(wù)是使無人機能在任意的初始狀態(tài)收到地面站發(fā)出的平衡指令后快速進入平穩(wěn)飛行狀態(tài)。
在當(dāng)前的工程實踐中，傳統(tǒng)的比例積分微分（PID）控制策略依然被廣泛采用。在飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計中，常用的方法是利用小擾動分析建立俯仰、滾轉(zhuǎn)、航向和高度四個通道的近似線性模型。雖然比例積分微分控制策略在分通道控制中具有不錯的控制效果，但其更適用于單變量系統(tǒng)。而無人機屬于復(fù)雜的多變量系統(tǒng)，各個狀態(tài)之間的耦合較為嚴(yán)重，使用比例積分微分控制策略在設(shè)計上通常忽略各個狀態(tài)之間的耦合影響，控制參數(shù)較多，控制參數(shù)的設(shè)計過程也較為復(fù)雜。
在拋飛過程中的任意初始狀態(tài)，無人機需要進行快速翻滾等大機動動作，既要保證比較好的動態(tài)品質(zhì)特性（如快速性與弱超調(diào)性），又要兼顧性能魯棒性與穩(wěn)定性。通道間的耦合作用使得比例積分微分控制難以讓無人機快速進入平衡飛行狀態(tài)。
該發(fā)明針對無人機在拋飛場景對姿態(tài)和高度快速響應(yīng)要求，提出了一種無人機在極端初始狀態(tài)的快速平衡控制方法。
首先，結(jié)合精準(zhǔn)的無人機非線性數(shù)學(xué)模型而設(shè)計了分層級聯(lián)結(jié)構(gòu)控制器，基于輔助面的快速終端滑?？刂扑惴?，由此推導(dǎo)出姿態(tài)控制律、角速率控制律和高度控制律，達到加快收斂速度的效果。
該方法增強了行控制系統(tǒng)的魯棒性，同時提高了整個飛行系統(tǒng)狀態(tài)的收斂速度。
無人機飛行控制系統(tǒng)分層級聯(lián)控制器設(shè)計原理框圖
輔助面的終端滑?？刂扑惴ńY(jié)構(gòu)圖
切換面S1i、S2i切割的四個子空間
輔助面的示意圖
姿態(tài)跟蹤控制響應(yīng)曲線圖，其中（a）表示滾轉(zhuǎn)角響應(yīng)曲線，（b）表示俯仰角響應(yīng)曲線
高度跟蹤控制響應(yīng)曲線圖
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