[发明专利]旋翼无人机的动力学建模方法及装置

说明书

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种旋翼无人机的动力学建模方法及装置。本发明提供了一种旋翼无人机的动力学建模方法，包括：获取旋翼无人机的飞行数据；根据所述旋翼无人机的飞行数据进行参数估计，得到所述旋翼无人机在由牛顿定律构建的六自由度模型中的修正参数估值；通过所述修正参数估值和飞行数据从所述六自由度模型得到所述旋翼无人机的动力学模型。本发明通过牛顿定律对旋翼无人机进行模拟，通过对六个自由度上的任一自由度的动力学特征表达参数的调整，即可进行相关参数的修正，在简化动力学特征的基础上使得无人机的动力学特征的模拟更为精准。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种旋翼无人机的动力学建模方法及装置。

背景技术

旋翼无人机属于微小型无人直升机的一种，具有体积小、重量轻、飞行高度低以及机动性强等优点，具有广阔的应用前景。

通过对旋翼无人机的动力学建模，可以进一步修正旋翼无人机的模拟飞行数据，从而使得其和实际飞行参数相吻合。在传统的动力学建模模型中，一般采用频域建模或时域建模，单纯的频域建模或时域建模不能较为准确表达旋翼无人机的动力学特性，模拟精确度不高。

发明内容

本发明为了解决现有的动力学建模数据不能较为准确表达旋翼无人机的动力学特性，模拟精确度不高的问题，提供了一种旋翼无人机的动力学建模方法及装置。

本发明提供了一种旋翼无人机的动力学建模方法，所述方法包括：

获取旋翼无人机的飞行数据；

根据所述旋翼无人机的飞行数据进行参数估计，得到所述旋翼无人机在由牛顿定律构建的六自由度模型中的修正参数估值；

通过所述修正参数估值和飞行数据从所述六自由度模型得到所述旋翼无人机的动力学建模。

进一步的，所述飞行数据包括所述旋翼无人机飞行输出的脉冲宽度调制数值和待查询的螺旋桨的总升力，所述获取旋翼无人机的飞行数据，包括：

根据预先构建的脉冲宽度调制数值与螺旋桨的总升力之间的对应关系，以及预先构建的电压与脉冲宽度调制数值的对应关系，获得不同电压下对应的脉冲宽度调制数值和所述螺旋桨的总升力。

进一步的，所述修正参数估值包括动力有效系数，所述根据所述旋翼无人机的飞行数据进行参数估计，得到所述旋翼无人机在由牛顿定律构建的六自由度模型中的修正参数估值，包括：

以所述旋翼无人机的螺旋桨的总升力为基准，在所述由牛顿定律构建的六自由度模型中根据所述旋翼无人机的飞行数据进行参数估计，得到动力有效系数。

进一步的，所述方法还包括：

获取所述旋翼无人机进行动力学建模所对应的风场数据；

所述修正参数估值还包括风场阻力系数，所述以所述旋翼无人机的螺旋桨的总升力为基准，在所述由牛顿定律构建的六自由度模型中根据所述旋翼无人机的飞行数据进行参数估计，得到动力有效系数，包括：

以所述飞行数据中的欧拉角、螺旋桨的总升力、所述旋翼无人机的质量、所述旋翼无人机的线位移以及所述风场数据为输入，在所述旋翼无人机的位置自由度上采用最小二乘法，获得在能量函数达到最小值的情况下的动力有效系数和风场阻力系数。

进一步的，所述修正参数估值包括总力矩系数，所述根据所述旋翼无人机的飞行数据进行参数估计，得到所述旋翼无人机在由牛顿定律构建的六自由度模型中的修正参数估值，包括：

以所述旋翼无人机各个螺旋桨产生的升力为基准，在所述由牛顿定律构建的六自由度模型中根据所述旋翼无人机的飞行数据进行参数估计，得到总力矩系数。