[发明专利]基于双余度姿态传感器的六旋翼无人机的控制方法

摘要

本发明公开了一种基于双余度姿态传感器的六旋翼无人机及其控制方法，所述六旋翼无人机采用双余度姿态传感器，为高精度的挂载姿态传感器MTI和低精度的板载组合传感器（MPU6000+HMC5883l）；在高度控制中融合电池的电量，可保证六旋翼无人机在电池电量低的情况下，依然能够高度保持，有效的解决在低电状态下，高度不稳的问题；通过地面站上传俯仰通道和滚装通道的配平点控制量，减弱六旋翼无人在手动模式下的漂移，可提高后续定点和自动飞行控制的品质。

主权项

基于双余度姿态传感器的六旋翼无人机的控制方法，所述基于双余度姿态传感器的六旋翼无人机包含机载部分和地面站部分；所述机载部分包含机架、六个飞行机构、飞行控制单元、传感器模块、机载无线数传模块、电源模块和遥控接收机；所述六个飞行机构设置在所述机架的六个机臂的端点上；所述飞行机构包含依次相连的桨叶、电机和电子调速器，且电子调速器通过PWM输出驱动电路与所述飞行控制单元相连；所述传感器模块包含MTI姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器和气压计；所述飞行控制单元分别和MTI姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器、气压计、机载无线数传模块、电源模块、遥控接收机相连；所述地面站部分包含控制模块、地面无线数传模块和遥控器；其特征在于，所述基于双余度姿态传感器的六旋翼无人机的控制方法包含以下步骤：步骤1)，进行初始化，并关闭电机；步骤2)，读取遥控接收机各个通道的信息、传感器模块中各个传感器的信息、以及地面站部分上传的姿态配平控制量；步骤3)，判断飞机的飞行模式为手动增稳飞行模式还是定高模式，若为手动增稳飞行模式，转向步骤4)；若为定高模式，转向步骤5)；步骤4)，根据遥控器油门通道的控制量直接输出油门调节量，转向步骤6)；步骤5)，运行高度保持控制律计算出油门调节量ΔδT，其中Δeh、Δeυ分别为期望高度与当前高度之间的高度误差、期望速度与当前速度之间的速度误差；kpυ、kiυ和是控制参数，分别为高度误差的放大系数、速度误差的放大系数、速度误差的积分的系数和速度误差的微分系数；步骤6)，姿态解算，根据以下姿态控制律运算，计算出滚转、俯仰、航向三个通道的姿态调节量：俯仰通道控制律：其中Δeθ、分别为期望俯仰角和当前俯仰角之间的俯仰角误差和期望俯仰角速率和当前俯仰角速率之间的俯仰角速率误差；和分别为俯仰角位移放大系数、俯仰角速率的放大系数、俯仰角速率误差积分的系数和俯仰角速率误差微分的系数。滚转通道控制律：其中Δeφ、分别为期望滚转角和当前滚转角之间的滚转角误差和期望滚转角速率和当前滚转角速率之间的滚转角速率误差；和分别为滚转角位移放大系数、滚转角速率的放大系数、滚转角速率误差积分的系数和滚转角速率误差微分的系数。航向通道控制律：其中Δeψ、分别为期望航向角和当前航向角之间的航向角误差、期望航向角速率和当前航向角速率之间的航向角速率误差、期望航向角速率；kpψ、和分别为航向角位移放大系数、航向角速率的放大系数、航向角速率误差积分的系数和航向角速率误差微分的系数；步骤7)，滚转、俯仰、航向、油门四个通道的输出相耦合，计算出各个电机的输出PWM，实现各个电机转速的控制，转向步骤2)。