[发明专利]一种柔性机架无人机控制方法、装置及电子设备

权利要求书

1.一种柔性机架无人机控制方法，其特征在于，包括：

步骤1：将柔性机架无人机等效为弹簧阻尼质量系统得到柔性机架无人机的受力模型；

步骤2：根据所述受力模型得到柔性机架无人机的合外力矩；

步骤3：获取柔性机架无人机的虚拟控制变量；

步骤4：根据所述受力模型、所述合外力矩和所述虚拟控制变量得到柔性机架无人机的数学模型；

步骤5：获取柔性机架无人机的不确定性；所述不确定性包括系统动态建模误差、系统参数误差、系统输入误差和系统的外部扰动；

步骤6：将所述系统参数误差和所述系统动态建模误差转化为系统的输入不确定性得到含不确定性柔性机架无人机模型；

步骤7：根据所述含不确定性柔性机架无人机模型和所述柔性机架无人机的数学模型构建L1自适应输出反馈控制器；

步骤8：利用所述L1自适应输出反馈控制器对柔性机架无人机进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种柔性机架无人机控制方法，其特征在于，所述柔性机架无人机的受力模型为：

其中，M为机体质量，x_e为地球坐标系x轴方向的单位向量、y_e为地球坐标系y轴方向的单位向量、z_e为地球坐标系z轴方向的单位向量，K为机臂的弹性系数，z_nb为机臂末端在z轴方向的位移，且n＝1,2,3,4，z_b为机体在z轴方向的位移，C为机臂的阻尼系数，R₃为地球坐标系到机体坐标系的转换矩阵，F_n为动力单元产生的升力，且n＝1,2,3,4，L为无人机臂长度，EI为抗弯刚度，g为重力加速度，K_x为x轴方向的空气阻力系数，K_y为y轴方向的空气阻力系数，K_z为z轴方向的空气阻力系数，θ为俯仰角度，φ为滚转角度，ψ为偏航角度。

3.根据权利要求2所述的一种柔性机架无人机控制方法，其特征在于，所述步骤2：根据所述受力模型得到柔性机架无人机的合外力矩，包括：

根据所述受力模型和欧拉旋转方程得到柔性机架无人机的合外力矩；所述合外力矩为：

其中，M_x为x轴方向的总外力矩、M_y为y轴方向的总外力矩、M_z为z轴方向的总外力矩，I_x为x轴方向的转动惯量、I_y为y轴方向的转动惯量和I_z为z轴方向的转动惯量。

4.根据权利要求3所述的一种柔性机架无人机控制方法，其特征在于，所述虚拟控制变量包括：

其中，U₁无人机上升控制量，U₂无人机俯仰角控制量，U₃无人机横滚角控制量，U₄无人机偏航角控制量，B是电机反扭矩比例系数，ω₁为第一电机的转速，ω₂为第二电机的转速，ω₃为第三电机的转速，ω₄为第四电机的转速。

5.根据权利要求4所述的一种柔性机架无人机控制方法，其特征在于，所述柔性机架无人机的数学模型为：