[发明专利]一种无人机控制律设计方法、装置及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种无人机控制律设计方法、装置及可读存储介质，控制律设计方法包括，根据无人机模型建立所述无人机的面向控制模型；根据所述面向控制模型利用滑模算法和强化学习算法设计姿态子系统的控制器和速度子系统的控制器；根据所述姿态子系统的控制器和所述速度子系统的控制器确定所述无人机的最终控制律，并利用所述最终控制律控制所述无人机。本发明分别设计了姿态子系统的控制器和速度子系统的控制器，由此设计出来的无人机控制律能够极大简化固定翼无人机飞行控制系统结构。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机控制律设计方法、装 置及可读存储介质。

背景技术

无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务， 并能重复使用的无人驾驶航空器，无人机在尺寸、机动性、成本等方面比有 人机更具优势。近年来，随着航空技术水平的飞速发展，无人机也得到了空 前的重视和前所未有的发展。民用无人机正在逐渐形成工业化的全产业链， 功能不断完善，在农业植保、测绘抢险、物流速递等领域扮演着越来越重要 的角色。

众多类型的无人机中，由于固定翼无人机快速的机动性能以及优秀的战 场打击能力，固定翼无人机的研究得到了各国研究人员的广泛关注。尤其是 随着无人机集群技术的快速发展，与固定翼无人机相关的研究成为当前的热 点。

固定翼无人机的飞行环境较为复杂多变，容易受到强风和气流变化的影 响。现有的控制方案中主要以PID控制方法和线性控制方法为主。但PID控 制方法抗干扰能力较弱，而线性控制方法无法满足快速性与准确性的需求。

发明内容

本发明实施例提供一种无人机控制律设计方法、装置及可读存储介质， 用以提出一种稳定性好、收敛速度快的固定翼无人机控制方法。

本发明实施例提出一种无人机控制律设计方法，包括：

根据无人机模型建立所述无人机的面向控制模型；

根据所述面向控制模型利用滑模算法和强化学习算法设计姿态子系统的 控制器和速度子系统的控制器；

根据所述姿态子系统的控制器和所述速度子系统的控制器确定所述无人 机的最终控制律，并利用所述最终控制律控制所述无人机。

在一实施方式中，所述根据无人机模型建立所述无人机的面向控制模型 包括：

设定所述无人机为刚体模型，以地面坐标系为惯性坐标系建立无人机模 型；

根据所述无人机的推力方向，采用预设空速动态方程建立所述无人机的 空速关系；

根据所述无人机模型和所述空速关系建立所述无人机的面向控制模型。

在一实施方式中，所述根据所述无人机模型和所述空速关系建立所述无 人机的面向控制模型包括：

在考虑未知外界干扰的情况下，将所述无人机模型和所述空速关系转化 为中间模型；

根据所述中间模型以及预先设定的姿态跟踪误差和空速跟踪误差建立所 述无人机的面向控制模型。

在一实施方式中，所述根据所述面向控制模型利用滑模算法和强化学习 算法设计姿态子系统和速度子系统包括：

根据所述面向控制模型分别建立姿态积分滑模面和速度积分滑模面；

根据所述姿态积分滑模面和所述速度积分滑模面分别确定姿态滑模控制 律和速度滑模控制律；

根据所述姿态滑模控制律和速度滑模控制律分别确定等效控制力矩和等 效控制推力；

根据所述等效控制力矩和等效控制推力分别确定姿态优化模型和速度优 化模型。