【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机控制，特别是涉及一种自主降落控制方法及系统。
技术介绍
1、自主降落功能是一种用于提高无人直升机回收安全性的常用功能。现有无人直升机在自主降落过程中，通常会基于无人直升机的高度和速度进行串级比例积分微分控制(proportional-integral-derivative control，pid)控制降低总矩，并通过配置加速度pid回路以控制无人直升机进行平稳下降。
2、但是，由于无人直升机在降落时要考虑到地面效应(ground effect)的影响，即当无人直升机处于具有地面效应的区域时，由地面效应产生的地面升力导致机体不稳定。此时，由于机体不稳定会导致降落控制量发生激变，进而加剧机身不稳定的状态。而相较于传统的单旋翼无人直升机，交叉双旋翼无人直升机由于配置有两个具有相对倾斜角度的旋翼，导致其旋翼末端与地面间的距离更近。此时若采用单旋翼无人直升机的自主降落控制方式，易导致交叉双旋翼无人直升机的旋翼与地面发生碰撞。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种自主降落控制方法及系统，以实现提高交叉双旋翼无人直升机的自主降落可靠性。具体技术方案如下：
2、一种自主降落控制方法，应用于交叉双旋翼无人直升机的自主降落控制设备，所述方法包括：
3、在交叉双旋翼无人直升机处于自主降落状态时，获得所述交叉双旋翼无人直升机在第一时刻的垂直方向飞行参数组、水平方向飞行参数组和位置参数；
4、基于开方控制器和各串行pid对所
5、可选的，所述各串行pid包括第一串行pid和第二串行pid组，所述基于开方控制器和各串行pid对所述第一时刻的所述垂直方向飞行参数组、所述水平方向飞行参数组和所述位置参数进行解算，生成第二时刻的升力总矩和姿态角参数，包括：
6、利用所述开方控制器和所述第一串行pid对所述第一时刻的所述垂直方向飞行参数组进行解算，获得所述第二时刻的所述升力总矩；
7、利用所述开方控制器和所述第二串行pid组对所述第一时刻的所述水平方向飞行参数组和所述位置参数进行解算，获得所述第二时刻的所述姿态角参数。
8、可选的，所述第一串行pid包括：垂直速度比例积分控制环和垂直加速度比例积分微分控制环，所述利用所述开方控制器和所述第一串行pid对所述第一时刻的所述垂直方向飞行参数组进行解算，获得所述第二时刻的所述升力总矩，包括：
9、所述开方控制器根据所述第一时刻的飞行高度与飞行期望高度之间的高度误差进行解算，获得垂直期望速度，所述飞行高度为所述垂直方向飞行参数组中的一个参数；
10、所述垂直速度比例积分控制环根据所述第一时刻的垂直速度和所述垂直期望速度的误差进行解算，获得垂直期望加速度，所述垂直速度为对所述垂直方向飞行参数组中的垂直加速度进行积分后获得的；
11、所述垂直加速度比例积分微分控制环根据所述第一时刻的所述垂直加速度和所述垂直期望加速度的误差进行解算，获得所述第二时刻的所述升力总矩。
12、可选的，所述第二串行pid组包括：水平速度比例积分控制环、水平加速度比例积分微分控制环、角度比例控制环和角速度比例积分微分控制环，利用所述开方控制器和所述第二串行pid组对所述第一时刻的所述水平方向飞行参数组和所述位置参数进行解算，获得所述第二时刻的所述姿态角参数，包括：
13、所述开方控制器根据所述位置参数与位置期望参数之间的位置误差进行解算，获得水平期望速度；
14、所述水平速度比例积分控制环根据所述第一时刻的水平速度和所述水平期望速度的误差进行解算，获得水平期望加速度，所述水平速度为所述水平方向飞行参数组中的一个参数；
15、所述水平加速度比例积分微分控制环根据所述第一时刻的水平加速度和所述水平期望加速度的误差进行解算，获得姿态期望角；
16、所述角度比例控制环根据所述第一时刻的姿态角和所述姿态期望角的误差进行解算，获得期望姿态角速度；
17、所述角速度比例积分微分控制环根据所述第一时刻的姿态角速度和所述期望姿态角速度的误差进行解算，获得所述第二时刻的所述姿态角参数。
18、可选的，所述开方控制器进行所述解算的过程，包括：
19、通过公式：
20、
21、求得所述垂直期望速度vtar1，其中，所述kp为预设比例系数，所述errorpos1为所述高度误差，所述amax1为预设最大垂直加速度。
22、可选的，所述开方控制器进行所述解算的过程，包括：
23、通过公式：
24、
25、求得所述水平期望速度vtar2，其中，所述kp为预设比例系数，所述errorpos2为所述位置误差，所述amax2为预设最大水平加速度。
26、可选的，所述垂直速度比例积分控制环和所述垂直加速度比例积分微分控制环进行各自对应的所述解算的过程，包括：
27、通过公式：
28、
29、求得目标期望参数u1(t)，其中，所述目标期望参数为所述垂直期望加速度或所述升力总矩，所述e1(t0)为生成所述目标期望参数所需的所述误差，所述t为目标期望参数的生成时刻，所述t0为所述误差的生成时刻，所述kp为预设比例系数，所述ki为预设积分系数，所述kd为预设微分系数，所述d是微分符号。
30、可选的，所述水平速度比例积分控制环、所述水平加速度比例积分微分控制环和所述角速度比例积分微分控制环进行各自对应的所述解算的过程，包括：
31、通过公式：
32、
33、求得目标期望参数u2(t)，其中，所述目标期望参数为所述水平期望加速度、所述姿态期望角或所述姿态角参数，所述e2(t0)为生成所述目标期望参数所需的所述误差，所述t为目标期望参数的生成时刻，所述t0为所述误差的生成时刻，所述kp为预设比例系数，所述ki为预设积分系数，所述kd为预设微分系数，，所述d是微分符号。
34、可选的，所述水平速度比例积分控制环根据所述第一时刻的水平速度和所述水平期望速度的误差进行解算，获得水平期望加速度，包括：
35、通过公式：
36、u(t)＝kp·e(t0)，
37、获得所述水平期望加速度u(t)，其中，所述e(t0)为所述第一时刻的水平速度和所述水平期望速度的误差，所述kp为预设比例系数，t为所述水平期望加速度u(t)的生成时刻，所述t0为所述第一时刻的水平速度和所述水平期望速度的误差的生成时刻。
38、一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自主降落控制方法，其特征在于，应用于交叉双旋翼无人直升机的自主降落控制设备，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各串行PID包括第一串行PID和第二串行PID组，所述基于开方控制器和各串行PID对所述第一时刻的所述垂直方向飞行参数组、所述水平方向飞行参数组和所述位置参数进行解算，生成第二时刻的升力总矩和姿态角参数，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一串行PID包括：垂直速度比例积分控制环和垂直加速度比例积分微分控制环，所述利用所述开方控制器和所述第一串行PID对所述第一时刻的所述垂直方向飞行参数组进行解算，获得所述第二时刻的所述升力总矩，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二串行PID组包括：水平速度比例积分控制环、水平加速度比例积分微分控制环、角度比例控制环和角速度比例积分微分控制环，利用所述开方控制器和所述第二串行PID组对所述第一时刻的所述水平方向飞行参数组和所述位置参数进行解算，获得所述第二时刻的所述姿态角参数，包括：
5.根据权利要求3所述的方法，
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述开方控制器进行所述解算的过程，包括：
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述垂直速度比例积分控制环和所述垂直加速度比例积分微分控制环进行各自对应的所述解算的过程，包括：
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水平速度比例积分控制环、所述水平加速度比例积分微分控制环和所述角速度比例积分微分控制环进行各自对应的所述解算的过程，包括：
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水平速度比例积分控制环根据所述第一时刻的水平速度和所述水平期望速度的误差进行解算，获得水平期望加速度，包括：
10.一种自主降落控制系统，其特征在于，应用于交叉双旋翼无人直升机的自主降落控制设备，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种自主降落控制方法，其特征在于，应用于交叉双旋翼无人直升机的自主降落控制设备，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各串行pid包括第一串行pid和第二串行pid组，所述基于开方控制器和各串行pid对所述第一时刻的所述垂直方向飞行参数组、所述水平方向飞行参数组和所述位置参数进行解算，生成第二时刻的升力总矩和姿态角参数，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一串行pid包括：垂直速度比例积分控制环和垂直加速度比例积分微分控制环，所述利用所述开方控制器和所述第一串行pid对所述第一时刻的所述垂直方向飞行参数组进行解算，获得所述第二时刻的所述升力总矩，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二串行pid组包括：水平速度比例积分控制环、水平加速度比例积分微分控制环、角度比例控制环和角速度比例积分微分控制环，利用所述开方控制器和所述第二串行pid组对所述第一时刻的所述水平方向飞行...
【专利技术属性】
技术研发人员：印明威，李京阳，包长春，海日汗，徐震翰，席鹏航，
申请(专利权)人：北京清航紫荆装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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