[发明专利]一种四旋翼无人机控制方法、装置、终端设备及存储介质

说明书

本申请适用于四旋翼无人机技术领域，提供一种四旋翼无人机控制方法、装置、终端设备及存储介质，方法包括：根据第k时刻的十二维控制状态量和第k时刻的四维控制输入量，获取第k+n时刻的十二维控制状态量；根据第k+n时刻的十二维控制状态量和第k+n时刻的十二维控制状态量的期望值，构建第k+n时刻的目标函数；基于非线性模型预测控制方法，对第k+n时刻的目标函数进行极小值求解，获取满足约束条件的第k+1时刻的四维控制输入量；根据第k+1时刻的四维控制输入量，对四旋翼无人机在第k+1时刻的六维位姿数据进行控制。本申请可以实现对四旋翼无人机系统的全局稳定控制，不再受限于平衡位置附近的稳定性，极大的提升了系统的全局稳定性。

技术领域

本申请属于四旋翼无人机技术领域，尤其涉及一种四旋翼无人机控制方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术

四旋翼无人机系统是一种典型的欠驱动系统(Underactuated Systems)，该系统的输入量比需要控制的状态量少，仅有四个旋翼提供动力，但要控制六个维度的位置和姿态量。现有的四旋翼无人机系统，仅能在平衡位置附近稳定控制，系统整体的稳定性较低。

发明内容

本申请实施例提供了一种四旋翼无人机控制方法、装置、终端设备及存储介质，以解决现有的四旋翼无人机系统，仅能在平衡位置附近稳定控制，系统整体的稳定性较低的问题。

本申请实施例的第一方面提供一种四旋翼无人机控制方法，包括：

根据第k时刻的十二维控制状态量和第k时刻的四维控制输入量，获取第k+n时刻的十二维控制状态量；

根据所述第k+n时刻的十二维控制状态量和所述第k+n时刻的十二维控制状态量的期望值，构建第k+n时刻的目标函数；

基于非线性模型预测控制方法，对所述第k+n时刻的目标函数进行极小值求解，获取满足约束条件的第k+1时刻的四维控制输入量；

根据第k+1时刻的四维控制输入量，对四旋翼无人机在第k+1时刻的六维位姿数据进行控制；

其中，所述十二维控制状态量包括六维位姿数据和所述六维位姿数据的一阶微分，所述六维位姿数据包括地球坐标系下的三维位置、滚转角、俯仰角和偏航角，所述四维控制输入量包括机体坐标系下的合升力、滚转力矩、俯仰力矩和偏航力矩，所述约束条件基于所述四维控制输入量构建，k和n为正整数。

本申请实施例的第二方面提供一种四旋翼无人机控制装置，包括：

状态量获取单元，用于根据第k时刻的十二维控制状态量和第k时刻的四维控制输入量，获取第k+n时刻的十二维控制状态量；

函数构建单元，用于根据所述第k+n时刻的十二维控制状态量和所述第k+n时刻的十二维控制状态量的期望值，构建第k+n时刻的目标函数；

输入量获取单元，用于基于非线性模型预测控制方法，对所述第k+n时刻的目标函数进行极小值求解，获取满足约束条件的第k+1时刻的四维控制输入量；

控制单元，用于根据第k+1时刻的四维控制输入量，对四旋翼无人机在第k+1时刻的六维位姿数据进行控制；

其中，所述十二维控制状态量包括六维位姿数据和所述六维位姿数据的一阶微分，所述六维位姿数据包括地球坐标系下的三维位置、滚转角、俯仰角和偏航角，所述四维控制输入量包括机体坐标系下的合升力、滚转力矩、俯仰力矩和偏航力矩，所述约束条件基于所述四维控制输入量构建，k和n为正整数。

本申请实施例的第三方面提供一种终端设备，包括处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面提供的四旋翼无人机控制方法的步骤。