[发明专利]一种无人机运动轨迹规划方法

说明书

一种无人机运动轨迹规划方法，属于无人机运动轨迹规划领域。本方法是一种三阶S型运动轨迹规划方法，运动轨迹包含位置R、速度V、加速度A和加加速度J几个信息，被控系统可简化为轨迹生成器C_R、柔性系统P和实际输出Y组成。轨迹规划方法包括：一、通过激振测试实验获得柔性结构的共振频率值；二、依据运动行程约束、运动时间约束和被控对象出力约束初步设计三阶S形运动轨迹参数；三、基于零极点配置原理，更新三阶S形运动轨迹参数；四、输出残余振荡分析，确定运动轨迹设计标准。本无人机运动轨迹规划方法解决了运动轨迹容易激励柔性结构振动模态造成残余振动和传统柔性结构残余振动抑制需添加额外的减震装置的问题。

技术领域

本发明属于无人机运动轨迹规划领域，具体涉及一种无人机运动轨迹规划方法。

背景技术

随着各种类型的无人机技术的进步及其价格的下降，无人机的应用场景也越来越广泛，特别地，无人机被专业和非专业摄影爱好者日益广泛地用于捕获航拍图像和视频。然而，利用无人机拍摄清晰生动的图片和视频对于操控者来说是需要具有十分丰富的操控无人机经验的。更多的，需要两个人的默契配合，一个人控制无人机，另一个人进行拍摄。关键的，如果在拍摄过程中只要发生一点差错，就必须重新进行拍摄。所以，伴随着智能学习方法的应用，无人机可以按照制定的路径进行飞行，这样只需要一个人专心进行拍摄就可以了。

目前许多无人机为了减少意外的损伤，无人机的设计并非是一个纯粹的刚体，而是在无人机结构中添加了一些轻质柔性环节，而这些柔性环节在无人机加减速的过程中会因为不合理的轨迹规划而被激发造成结构的残余振动，例如摄像设备的连接机构，而这些柔性环节的残余振动会因此传递到摄像设备，导致虚像、画面振动等问题，这些问题时拍摄者无法克服的问题。所以合理的轨迹规划是目前无人机亟待解决的问题之一。

目前抑制这些残余振动的方法主要是添加一些阻尼器件，包括阻尼器或橡胶垫等，但是这些机械环节的添加会造成成本和质量的增加，不但给无人机的生产成本造成了负担，而且还会影响其动态性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机运动轨迹规划方法，是为了解决传统柔性结构残余振动抑制需添加额外的减震装置，重量增加和经济成本较高的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种无人机运动轨迹规划系统，包括轨迹生成器C_R、柔性系统P和实际输出Y组成；

轨迹生成器C_R的输出为参考轨迹R包含位置R、速度V、加速度A和加加速度J几个信息，参考轨迹R经柔性系统P，获得系统输出Y，柔性系统P的共振频率fn和系统输出Y残余振荡的信息提供给轨迹生成器C_R，修正参考轨迹R。

所述的一种无人机运动轨迹规划方法，它的方法步骤为：

步骤一：获取柔性结构体的共振频率值f_n。两种方式可以获得：第一种方式，利用ansys有限元应力分析，获得柔性结构的劲度系数k，然后根据已知的负载质量m计算共振频率值第二种方式，锤击激励柔性结构体，利用动态信号分析仪测量结构频率响应，获得共振频率值f_n。