[发明专利]一种飞行器控制方法及其控制的飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种飞行器控制方法及其控制的飞行器。

背景技术

随着科技的发展，无人飞行器的技术也越来越先进，现在市面上的无人飞行器主要包括两种，即固定翼型飞行器和旋翼型飞行器。由于结构的限制，固定翼型飞行器和旋翼型飞行器各自具备他们的优点和缺点。固定翼型飞行器利用机翼产生升力、需要跑道，不具备垂直起降的能力；旋翼型飞行器具备垂直起降的能力，但是没有长时间续航能力和借助机翼漂浮的能力。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种飞行器控制方法及其控制的飞行器，结合了固定翼型飞行器和旋翼型飞行器的优点，具备了长时间续航、借助空气漂浮、垂直起飞、悬停和降落的特点，节约了起降空间，对跑道没有特别的要求。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种飞行器控制方法，控制系统接收并且执行飞行指令，所述飞行指令包括起飞、平飞、悬停和降落，实现飞行器的起飞过程、平飞过程、悬停过程和降落过程，所述起飞过程、平飞过程、悬停过程和降落过程中控制系统自主调节飞行姿态，使得飞行器能持续处于目标飞行姿态，所述目标飞行姿态包括，在起飞过程中保持垂直上升姿态、在降落过程中皆保垂直下降姿态、在悬停过程保持机头向上、机身垂直的悬停姿态、在平飞过程保持机头向前能借助气流滑翔的平飞姿态。

具体地，所述控制系统自主调节飞行姿态包括以下步骤：

(1)加速度计和陀螺仪测量飞行器加速度和角速度数据并发送给处理器，处理器通过对加速度和角速度数据计算得出飞行器实时状态数据；所述飞行器实时状态数据包括飞行器相对于地平面俯仰、横滚和朝向角；

(2)处理器对飞行器实时状态数据和实现目标飞行姿态所需要的数据进行对比，若实时状态数据与实现目标飞行姿态所需要的数据存在偏差，执行步骤(3)；

(3)根据步骤(2)，处理器进行处理，对舵面和/或电机发出指令信号，使电机和舵面进行调整，使得飞行器在起飞过程、降落过程、平飞过程和悬停过程保持目标飞行姿态。

具体地，在起飞过程中保持垂直上升姿态包括以下步骤：

控制器控制左电机和右电机同时加速，实现飞行器上升；

处理器将飞行器飞行的实时状态数据与目标飞行姿态所需要的数据进行对比后，对舵面和/或电机进行控制调整，以保证飞行器上升姿态机头向上垂直于水平面。

具体地，在降落过程保持垂直下降姿态包括以下步骤：

控制器控制左电机和右电机同时减速，实现飞行器下降；

处理器将飞行器飞行的实时状态数据与目标飞行姿态所需要的数据进行对比后，对舵面和/或电机进行控制调整，以保证飞行器下降姿态机头向上垂直于水平面。

具体地，在悬停过程保持机头向上、机身垂直的悬停姿态包括以下步骤：

控制器控制电机的转速，使电机产生的推力与飞行器重力相同，实现飞行器悬停过程；

处理器将飞行器飞行的实时状态数据与目标飞行姿态所需要的数据进行对比后，对舵面和/或电机进行控制调整，以保证飞行器悬停姿态机头向上垂直于水平面。

具体地，飞行器发生左倾/右倾时，处理器处理陀螺仪和加速度计测量出飞行器飞行的实时状态数据后对电机进行控制调整，控制系统对左电机和右电机输出差速信号，使左电机的转速和右电机的转速不相同，直至飞行器达到目标飞行姿态；

飞行器遇到外力发生后倾/前倾时，处理器处理陀螺仪和加速度计测量出飞行器飞行的实时状态数据后对左舵面和右舵面进行控制调整，使两个舵面同时朝同一方向倾斜，直至飞行器达到目标飞行姿态；

当飞行器以机身为转动轴向右/向左滚转时，处理器处理陀螺仪和加速度计测量出飞行器飞行的实时状态数据后对左舵面和右舵面进行控制调整，控制系统对左舵面和右舵面输出差动信号，使得一个舵面抬高，另一个舵面下压，直至飞行器达到目标飞行姿态。

具体地，在平飞过程保持机头向前、借助气流滑翔的平飞姿态包括以下步骤；

当遇到外力使得飞行器发生倾斜时，处理器将飞行器实时状态数据与飞行器保持目标飞行姿态所需要的数据进行对比后，对舵面和/或电机进行控制动作，保持飞行器的水平飞行。

具体地，飞行器向左/右倾斜时，处理器对比飞行器飞行的实时状态数据和飞行器标准数据后对舵面输出信号，使得舵面向同一方向倾斜，利用风给舵面的力来实现飞行器的水平姿态；

飞行器向前/后倾斜时，处理器对比飞行器飞行的实时状态数据和飞行器标准数据后对舵面输出差动信号，使舵面向不同方向倾斜，实现飞行器水平姿态；