[发明专利]一种大气检测无人机的自动飞行控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种大气检测无人机的自动飞行控制系统，属于大气检测技术领域；解决了现有控制方法下，无人机的自适应能力差的问题，其技术特征是：包括用于控制无人机飞行的地面控制站，用于调节无人机飞行姿态的姿态控制模块，用于调节无人机飞行角度的速度控制模块，用于控制电机运行的电机控制分配模块；本发明能够根据误差和误差变化率进行PID参数的自调整，以自适应无人机不同状态的飞行控制，PID控制参数随着状态自适应调整，提高无人机的自适应能力，改善了响应特性，提高了大气环境检测无人机在人口活动区域活动的安全性。

技术领域

本发明涉及大气检测技术领域，具体是一种大气检测无人机的自动飞行控制系统及方法。

背景技术

随着社会的不断发展，环境污染问题也越来越严重，尤其是大气品质状况越来越受到人们的关注。工业中煤和石油燃烧产生的大气污染物，工业企业生产过程中排放的大气污染物，汽车、火车、飞机、轮船等交通工具排放的大气污染物以及生活垃圾焚烧产生的大气污染物使得大气污染情况日益严重。

大气检测无人机多为化工园区等人员活动区，对无人机的飞行安全，操控性要求较高。目前多旋翼无人机多采用PID控制方法实现姿态、速度等自动控制，在不同的起飞重量、风力、海拔甚至气温、湿度等条件下，无人机的自适应能力差，因此，我们提出一种大气检测无人机的自动飞行控制系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大气检测无人机的自动飞行控制系统及方法，以解决现有控制方法下，无人机的自适应能力差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大气检测无人机的自动飞行控制系统，包括用于控制无人机飞行的地面控制站，用于调节无人机飞行姿态的姿态控制模块，用于调节无人机飞行角度的速度控制模块，用于控制电机运行的电机控制分配模块。

作为本发明进一步的方案：姿态控制模块的输出端电性连接有速度控制模块，速度控制模块的输出端电性连接有电机控制分配模块的输入端，且电机控制分配模块安装在无人机模块上，无人机模块上设有电机组件，电机组件包括多个伺服电机，伺服电机的输出端固定连接有螺旋桨，电机控制分配模块和电机组件电性连接。

作为本发明再进一步的方案：姿态控制模块包括航向角指令单元、俯仰角指令单元和滚转角指定单元，姿态控制模块还包括姿态控制回路，航向角指令单元、俯仰角指令单元和滚转角指定单元均与姿态控制回路电性连接。

作为本发明再进一步的方案：速度控制模块包括航向控制量单元、俯仰控制量单元和滚转控制量单元，速度控制模块还包括速度控制回路，航向控制量单元、俯仰控制量单元和滚转控制量单元分别与速度控制回路电性连接。

作为本发明再进一步的方案：速度控制回路和姿态控制回路为模糊PID 控制结构。

作为本发明再进一步的方案：PID控制结构包括两个部分，第一部分为 PID参数的模糊推理自调整，第二部分为PID控制器本体，参数的模糊推理自调整基本原理为根据控制误差e和误差的变化率ec按照模糊逻辑进行调整。

一种大气检测无人机的自动飞行控制方法，步骤如下：

S1、确定各电机控制分配；

S2、确定模糊PID的模糊推理规则，模糊PID控制结构包括PID参数的模糊推理自调整和PID控制器本体，参数的模糊推理自调整基本原理为根据控制误差e和误差的变化率ec按照模糊逻辑进行调整；

S3、确定姿态、速度环的模糊PID控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够根据误差和误差变化率进行PID参数的自调整，以自适应无人机不同状态的飞行控制，PID控制参数随着状态自适应调整，提高无人机的自适应能力，改善了响应特性，提高了大气环境检测无人机在人口活动区域活动的安全性。