[发明专利]一种多旋翼飞行器控制能力评估指标的计算方法

摘要

一种多旋翼飞行器控制能力评估指标的计算方法，该指标的计算过程有三大步骤：步骤一：多旋翼飞行器基本物理参数确定；步骤二：中间变量的计算；步骤三：多旋翼飞行器控制能力评估指标计算。发明的多旋翼飞行器控制能力的评估指标为飞行器重力距离控制量可达集边界最小值，控制能力指标为0时，可以明确知道多旋翼飞行器已经没有控制能力，不能再正常飞行；控制能力指标越大，表明飞行器越容易控制。它在飞行控制技术领域里有较好的实用价值和应用前景。

主权项

1.一种多旋翼飞行器控制能力评估指标的计算方法，其特征在于：该方法具体计算步骤如下：步骤一：多旋翼飞行器基本物理参数确定确定飞行器旋翼个数m，飞行器重量m_a，重力加速度g，每个旋翼在飞行器上所处的位置参数设定每个旋翼的效率参数η_i,i=1,…,m，确定每个旋翼所能提供的最大升力K，确定旋翼升力和反扭矩系数k_μ；得到飞行器控制效率矩阵B_f其中t_i的定义为令B_f=[b₁ … b_m]，b_i,i=1,…,m的值由公式（10）得到，令M=[1 … m]，定义两个矩阵S₁和S₂，S₁的所有行由M的m个数中任取出3个的所有组合组成，S₂的每一行为M中除去S₁相应行的元素后，剩余的m-3个元素，所有组合的个数设为s_m；步骤二：中间变量的计算对所有的j=1,…,s_m，计算中间变量B_1,j,B_2,j，计算公式如下其中为B_f的S₁(j,i)列，S₁(j,i),i=1,2,3表示取S₁中位于第j行和第i列的数，同理，为B_f的S₂(j,i)列S₂(j,i),i=1,…,m-3表示取S₂中位于第j行和第i列的数；对所有的j=1,…,s_m，计算中间变量ξ_j，计算公式如下ξjTB1,j=0,||ξj||=1.---(4)]]>对所有的j=1,…,s_m，计算中间变量d_j，计算公式如下：dj=K2sign(ξjTB2,j)(ξjTB2,j)T-|ξjT(Bffc-G)|---(5)]]>其中sign(·)为符号函数，定义为：对于n维向量sign(a)=[c₁ … c_n]    (6)其中ci=1,ai>00ai=0,-1,ai<0i=1,...,n---(7)]]>步骤三：多旋翼飞行器控制能力评估指标计算多旋翼飞行器控制能力评估指标计算公式如下：ρ(G,∂Ω)=sign(min(d1,d2,...,dsm))min(|d1|,|d2|,...,|dsm|).---(8)]]>其中min(·)为取最小值函数。