[发明专利]一种六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆方法

权利要求书

1.一种六旋翼飞行器有一个电机停机时的安全着陆方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一：六旋翼飞行器姿态和高度控制器设计

六旋翼飞行器姿态控制器采用如下控制器：

τ_a=-K_ΩΩ-K_qq(1)其中，K_Ω∈R^3×3为对称正定阵，Ω为六旋翼飞行器绕机体轴的角速度，K_q∈R是正系数，四元数(q₀,q^T)^T，其中q₀∈R,q∈R³表示六旋翼的方向，用欧拉角表示的姿态角x=(ψ,θ，φ)^T与四元数的对应关系如下：

q₀=cos(φ/2)cos(θ/2)cos(ψ/2)+sin(φ/2)sin(θ/2)sin(ψ/2)

q₁=sin(φ/2)cos(θ/2)cos(ψ/2)-cos(φ/2)sin(θ/2)sin(ψ/2)         (2)

q₂=cos(φ/2)sin(θ/2)cos(ψ/2)+sin(φ/2)cos(θ/2)sin(ψ/2)

q₃=cos(φ/2)cos(θ/2)sin(ψ/2)+sin(φ/2)sin(θ/2)cos(ψ/2)

六旋翼飞行器的高度控制采用的控制器为：

F=mcosφcosθ(-KP(h-h0)-KDVh-g)---(3)]]>其中，m为飞行器质量，K_P,K_D为正系数，h为飞行器高度，h₀为期望的高度，V_h为垂直速度，g为重力加速度；

步骤二：六旋翼飞行器所有电机正常工作时控制分配器设计

虚拟控制量u和旋翼升力f之间的映射关系由下列等式表示：

u=Wf,W=bfTdblTdbmTkubnT---(4)]]>

其中，W称为控制效率矩阵，通过伪逆矩阵法得到期望的旋翼升力，其计算公式如下：

f=W^T(WW^T)^-1u(5)

步骤三：当六旋翼飞行器有一个电机停机时的控制重分配

当六旋翼飞行器有一个电机i,i∈{1,2,3,4,5,6}停机后，由公式（8）导出虚拟控制量u和电机升力f_[i]的映射关系如下：

u=W[i]f[i],W[i]=bf[i]Tdbl[i]Tdbm[i]Tkubn[i]T---(6)]]>

其中，W_[i]为当电机i停机时的控制效率矩阵，由伪逆矩阵法可得从虚拟控制量u到旋翼升力f_[i]的分配关系如下：

f[i]=W[i]T(W[i]W[i]T)-1u---(7)]]>

然而，当六旋翼飞行器有一个电机停机时全状态是不可控的，但是当放弃偏航通道，并且满足总推力其中K为每个电机提供的最大升力，其俯仰和滚转通道依然可控，从而控制其安全着陆；所以由公式（11）得控制重分配为

f[i]=W[i]T(W[i]W[i]T)-1u*---(8)]]>

其中，u^*=(F_v,L_v,M_v,0)^T，L_v,M_v和F_v分别由控制律（5）和（7）产生。