飞行器旋翼解耦控制方法、装置、设备及存储介质与流程

本技术涉及飞行控制，尤其涉及飞行器旋翼解耦控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、飞行器在旋翼形态下，通常是按照所有桨叶均分的形式进行操纵控制，若飞行器的旋翼数量非中心对称(例如：纵向旋翼数量不对称)，仍采用该传统方式进行控制，会出现滚转通道与偏航通道耦合，或者其他通道之间耦合的情况，影响旋翼形态下的姿态控制。

2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种飞行器旋翼解耦控制方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中旋翼数量非中心对称的飞行器在旋翼形态下进行操纵控制时，通道间存在耦合，影响旋翼形态下的姿态控制的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提供了一种飞行器旋翼解耦控制方法，飞行器上设有多个旋翼，所述旋翼的数量在预设方向上不对称，所述的方法，包括：

3、基于所述旋翼的分布信息，对所述飞行器的控制通道进行解耦，确定所述旋翼在所述控制通道中的贡献状态，所述控制通道至少包括拉力通道、俯仰通道、滚转通道以及偏航通道；

4、基于所述旋翼在所述控制通道中的贡献状态，确定所述旋翼在所述控制通道的控制系数；

5、基于所述控制通道的控制系数，生成所述旋翼的控制分配矩阵；

6、基于所述控制分配矩阵与所述控制通道的目标控制量，确定所述旋翼的旋翼转速；

7、基于所述旋翼的旋翼转速，控制所述飞行器在旋翼状态下的飞行姿态。

8、在一实施例中，所述基于所述旋翼的分布信息，对所述飞行器的控制通道进行解耦，确定所述旋翼在所述控制通道中的贡献状态的步骤包括：

9、基于所述旋翼的分布信息，在所述旋翼中确定所述控制通道的参与旋翼以及非参与旋翼，所述非参与旋翼在所述控制通道中的贡献状态为无贡献；

10、基于所述参与旋翼的分布信息，在所述参与旋翼中确定参与正旋翼与参与负旋翼，所述参与正旋翼在所述控制通道中的贡献状态为正贡献，所述参与负旋翼在所述控制通道中的贡献状态为负贡献。

11、在一实施例中，在所述控制通道为滚转通道或偏航通道时，所述参与旋翼的数量呈中心对称分布。

12、在一实施例中，所述基于所述旋翼在所述控制通道中的贡献状态，确定所述旋翼在所述控制通道的控制系数的步骤包括：

13、获取所述旋翼的拉力系数、纵向力臂、横向力臂、扭矩系数以及航向增强系数；

14、基于所述旋翼的拉力系数、纵向力臂、横向力臂、扭矩系数以及航向增强系数，确定所述控制通道的初始控制系数；

15、基于所述旋翼在所述控制通道的初始控制系数与贡献状态，确定所述旋翼在所述控制通道的控制系数。

16、在一实施例中，所述基于所述旋翼的拉力系数、纵向力臂、横向力臂、扭矩系数以及航向增强系数，确定所述控制通道的初始控制系数的步骤包括：

17、基于所述旋翼的拉力系数以及横向力臂，确定所述旋翼在所述滚转通道的初始控制系数；

18、基于所述旋翼的扭矩系数与航向增强系数，确定所述旋翼在所述偏航通道的初始控制系数；

19、基于所述旋翼的拉力系数以及纵向力臂，确定所述旋翼在所述俯仰通道的初始控制系数；

20、基于所述旋翼的拉力系数，确定所述旋翼在所述拉力通道的初始控制系数。

21、在一实施例中，所述基于所述控制分配矩阵与所述控制通道的目标控制量，确定所述旋翼的旋翼转速的步骤包括：

22、获取控制分配矩阵、目标控制量与旋翼转速的平方输出之间的对应关系；

23、基于所述控制分配矩阵、所述控制通道的目标控制量以及所述对应关系，确定所述旋翼转速的平方输出；

24、基于所述旋翼转速的平方输出，确定所述旋翼转速。

25、在一实施例中，所述拉力通道、所述俯仰通道、所述滚转通道以及所述偏航通道对应的目标控制量分别为旋翼拉力、俯仰力矩、滚转力矩以及偏航力矩，所述基于所述控制分配矩阵与所述控制通道的目标控制量，确定所述旋翼的旋翼转速的步骤之前还包括：

26、获取位置信息，根据所述位置信息，确定加速度指令；

27、基于所述加速度指令，确定推力矢量；

28、基于所述推力矢量与所述偏航通道的航向角，确定旋转矩阵与所述旋翼拉力；

29、根据所述旋转矩阵，确定角速率指令；

30、基于所述角速率指令，分别确定所述俯仰力矩、所述滚转力矩以及所述偏航力矩。

31、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种飞行器旋翼解耦控制装置，所述飞行器旋翼解耦控制装置包括：

32、解耦模块，用于基于旋翼的分布信息，对飞行器的控制通道进行解耦，确定所述旋翼在所述控制通道中的贡献状态，所述控制通道至少包括拉力通道、俯仰通道、滚转通道以及偏航通道；

33、分配模块，用于基于所述旋翼在所述控制通道中的贡献状态，确定所述旋翼在所述控制通道的控制系数；

34、所述分配模块，还用于基于所述控制通道的控制系数，生成所述旋翼的控制分配矩阵；

35、控制模块，用于基于所述控制分配矩阵与所述控制通道的目标控制量，确定所述旋翼的旋翼转速；

36、所述控制模块，还用于基于所述旋翼的旋翼转速，控制所述飞行器在旋翼状态下的飞行姿态。

37、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种飞行器旋翼解耦控制设备，所述飞行器旋翼解耦控制设备包括：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，所述计算机程序配置为实现如上文所述的飞行器旋翼解耦控制方法的步骤。

38、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的飞行器旋翼解耦控制方法的步骤。

39、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的飞行器旋翼解耦控制方法的步骤。

40、本技术提供了一种飞行器旋翼解耦控制方法，基于旋翼的分布信息，对飞行器的控制通道进行解耦，确定旋翼在控制通道中的贡献状态，控制通道至少包括拉力通道、俯仰通道、滚转通道以及偏航通道，基于旋翼在控制通道中的贡献状态，确定旋翼在控制通道的控制系数，基于控制通道的控制系数，生成旋翼的控制分配矩阵，基于控制分配矩阵与控制通道的目标控制量，确定旋翼的旋翼转速，基于旋翼的旋翼转速，控制飞行器在旋翼状态下的飞行姿态。本技术对飞行器的控制通道进行解耦，不同的通道选择合适的旋翼参与操纵控制，根据旋翼在不同控制通道中的贡献状态，确定控制分配矩阵，从而利用控制分配矩阵计算每个旋翼的转速，对飞行进行控制，控制通道之间可以独立控制，互不影响，能够提高飞行器在旋翼状态下的控制效果，解决了旋翼数量非中心对称的飞行器在旋翼形态下进行操纵控制时，通道间存在耦合，影响旋翼形态下的姿态控制的技术问题，提高了飞行器在旋翼状态下的控制效果。