[发明专利]一种不规则多旋翼无人机悬停状态受力中心位置检测方法

说明书

本发明公开了一种不规则多旋翼无人机悬停状态受力中心位置检测方法，包括步骤：(1)无人机静止，确定无人机旋翼面有效边界；(2)依据旋翼面有效边界对无人机进行质量区域分割，得到旋翼面有效边界区域受力分布方程；(3)采集旋翼面有效边界区域内几何中心位置信息，得到几何中心位置的图形方程；(4)无人机起飞悬停，采集无人机各旋翼转速、空间位置信息及无人机姿态信息，得到无人机悬停状态下的空间姿态方程；(5)利用空间姿态方程结合所述受力分布方程及所述图形方程，得到无人机悬停状态受力中心位置方程；(6)飞行控制系统实时对悬停状态下受力中心位置信息进行处理分析，协助无人机进行姿态调整。

技术领域

本发明涉及飞行器参数采集研究领域，具体涉及一种不规则布局的多旋翼无人机悬停状态受力中心位置的检测方法。

背景技术

近年来，无人机在农业、航拍、环境监测和军事等领域受到普遍关注并得到了大力的发展，尤其是多旋翼无人机的研究逐渐成为无人机领域研究的热点。与固定翼无人机相比，多旋翼无人机具有结构简单、起降要求低、机动性强、成本低等优势，其中多旋翼无人机从结构角度细分，可分为对称布局和不规则布局两种，不规则布局的多旋翼无人机区别于传统的旋翼对称布局模式，多用于进行特殊用途，具有巨大的研究前景。

不规则布局的多旋翼无人机悬停状态受力中心是无人机处在悬停状态时，所有旋翼升力的合力作用在无人机机体上的一个作用点。受力中心的位置对于对称布局的多旋翼无人机的稳定性、旋翼惯性、有效负载具有很大影响。目前尚缺乏对于不规则布局的多旋翼无人机悬停状态受力中心的研究，常见的飞行控制系统大多从旋翼转速、旋翼尺寸、控制电流、地磁角度等层面对不规则布局的多旋翼无人机悬停稳定性进行研究，从结构受力设计角度的研究较少。那么设计一种不规则布局的多旋翼无人机悬停状态受力中心位置的检测方法便具有显著的科学意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不规则多旋翼无人机悬停状态受力中心位置检测方法，通过该方法能够准确得到不规则布局的多旋翼无人机的悬停状态受力中心位置，辅助飞行控制系统更好操控不规则布局的多旋翼无人机飞行状态，为其飞行策略提供参考。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种不规则多旋翼无人机悬停状态受力中心位置检测方法，其特征在于，包括步骤：

(1)无人机静止，确定不规则布局的多旋翼无人机旋翼面有效边界；

(2)依掘确定的旋翼面有效边界对无人机进行质量区域分割，得到无人机旋翼面有效边界区域受力分布方程；

(3)采集旋翼面有效边界区域内几何中心位置信息，得到具体旋翼面有效边界区域内几何中心位置的图形方程；

(4)无人机起飞悬停，利用传感器实时采集无人机各旋翼转速、空间位置信息及无人机姿态信息，得到无人机悬停状态下的空间姿态方程；

(5)利用得到的空间姿态方程结合旋翼面有效边界区域受力分布方程及旋翼面有效边界区域内几何中心位置的图形方程，得到无人机悬停状态受力中心位置方程，并将悬停状态下受力中心位置转换为矢量空间坐标点形式记录；

(6)飞行控制系统实时对悬停状态下受力中心位置信息进行处理分析，协助无人机进行姿态调整，以保证飞行稳定性。

具体的，所述无人机为不规则布局结构多旋翼无人机，所有旋翼在同一平面内布置，布局结构整体不对称，且旋翼桨叶形状大小一致。

优选的，所述无人机形状可为椭圆形、长方形、梯形等。

具体的，所述步骤(1)中，所述步骤(1)中，将无人机内各实体划分为由若干圆包围的区域，每个圆的直径为能够包围对应实体的最小直径；以能够包络位于最外围的所有圆的最短周长闭合曲线为不规则布局的多旋翼无人机旋翼面有效边界。