[发明专利]控制参量的冗余优化处理方法、装置及实现装置

说明书

本发明提供了一种控制参量的冗余优化处理方法、装置及实现装置；其中，该方法应用于倾转旋翼机，包括：获取倾转旋翼机的控制参量和飞行参量；根据倾转旋翼机的动力学模型，建立控制参量与飞行参量的第一对应关系；根据第一对应关系，确定控制参量的自由系数；根据预设的优化指标，对自由系数求取最优解；根据最优解，确定最终的控制参量。本发明降低了倾转旋翼机控制方法的复杂度，提高了控制效率。

技术领域

本发明涉及飞行器控制技术领域，尤其是涉及一种控制参量的冗余优化处理方法、装置及实现装置。

背景技术

倾转旋翼机的控制参量包括与旋翼数量对应的各个电机的转速及各个旋翼在水平方向及竖直方向的倾转角度；当倾转旋翼机为三旋翼式时，包括九个控制参量；而一个飞行器的运动自由度共有六个，包含沿三个坐标轴的平移运动和旋转运动；由此可见，控制参量大于运动自由度，造成了参量冗余的问题，导致对倾转旋翼机的控制方法比较为复杂，效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种控制参量的冗余优化处理方法、装置及实现装置，以降低控制方法的复杂度，提高控制效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种控制参量的冗余优化处理方法，该方法应用于倾转旋翼机，包括：获取倾转旋翼机的控制参量和飞行参量；根据倾转旋翼机的动力学模型，建立控制参量与飞行参量的第一对应关系；根据第一对应关系，确定控制参量的自由系数；根据预设的优化指标，对自由系数求取最优解；根据最优解，确定最终的控制参量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述控制参量包括第一电机的转速、第二电机的转速、第三电机的转速、第一旋翼的水平倾转角度及竖直倾转角度、第二旋翼的水平倾转角度及竖直倾转角度和第三旋翼的水平倾转角度及竖直倾转角度；上述飞行参量包括第一水平方向的合力、第二水平方向的合力、竖直方向的合力、第一水平方向的力矩、第二水平方向的力矩及竖直方向的力矩；第一水平方向与第二水平方向垂直。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述根据倾转旋翼机的动力学模型，建立控制参量与飞行参量的第一对应关系的步骤，包括：通过下述公式建立控制参量与飞行参量的第一对应关系：

其中，Γ＝τ₁cosα₁cosβ₁-τ₂cosα₂cosβ₂+τ₃cosα₃cosβ₃，τ₁为第一电机产生的力矩，F₁为第一旋翼的升力；τ₂为第二电机产生的力矩，F₂为第二旋翼的升力；τ₃为第三电机产生的力矩，F₃为第三旋翼的升力；α₁、β₁分别为第一旋翼的水平倾转角度及竖直倾转角度；α₂、β₂分别为第二旋翼的水平倾转角度及竖直倾转角度；α₃、β₃分别为第三旋翼的水平倾转角度及竖直倾转角度；U₁为第一水平方向的合力，U₂为第二水平方向的合力、U₃分别为竖直方向的合力，U₄为第一水平方向的力矩，U₅为第二水平方向的力矩、U₆为竖直方向的力矩，l为机轴长度。

其中，τ_i、F_i分别与第i电机的转速成正比：

τ_i＝dS_i²(i＝1，2，3)