[发明专利]一种基于四轴飞行器的数学模型构建方法及装置

权利要求书

1.一种基于四轴飞行器的数学模型构建方法，其特征在于，包括：

获取四轴飞行器的数学模型，并将其拆分为第一运动学模型和第一动力学模型；

所述第一运动学模型包括：

所述第一动力学模型包括：

构建四轴飞行器负载的合外力表达式；

所述合外力表达式包括：其中为负载绝对速度，M_L为负载的重量；

对所述合外力表达式按X、Y和Z轴方向分解得到合外力影响因子；

所述合外力影响因子包括：F_L＝[F_Lx,F_Ly,F_Lz]^T；

将所述第一运动学模型、所述合外力影响因子和预置的第一环境干扰因子进行整合，得到第二运动学模型；

所述第二运动学模型包括：

构建四轴飞行器负载的转矩表达式；

所述转矩表达式包括：T_L＝Mc_offset×F_L，其中Mc_offset为飞行器的重量；

对所述转矩表达式按X、Y和Z轴方向分解得到转矩影响因子；

所述转矩影响因子包括：T_L＝[T_Lφ,T_Lθ,T_Lψ]^T；

所述第一环境干扰因子包括：[Δ_x Δ_y Δ_z]^T；

将所述第一动力学模型、所述转矩影响因子和预置的第二环境干扰因子进行整合，得到第二动力学模型；

所述第二环境干扰因子包括：[Δ_φ(t) Δ_θ(t) Δ_ψ(t)]^T；

将所述第二运动学模型和所述第二动力学模型进行组合，得到负载条件下的四轴飞行器数学模型；

所述负载条件下的四轴飞行器数学模型包括：

2.根据权利要求1所述的基于四轴飞行器的数学模型构建方法，其特征在于，

所述将所述第一运动学模型、所述合外力影响因子和预置的第一环境干扰因子进行整合，得到第二运动学模型步骤之后还包括：

验证所述第二运动学模型的可控性，包括：

从所述第二运动学模型中提取Z轴的高度位置数学表达式；

所述Z轴的高度位置数学表达式包括：

根据所述Z轴的高度位置数学表达式分别计算第一自适应控制参数；

所述第一自适应控制参数包括：其中，D_z＝max(F_Lz+Δ_z(t))；

根据所述第一自适应控制参数构建第一李雅普诺夫函数；

所述第一李雅普诺夫函数包括：

其中，∧_z,Γ,Ω_z是正的控制参数；

判断所述第一李雅普诺夫函数的V值是否满足判定条件，所述判定条件为V大于0，V的一次导数小于0；

若所述第一李雅普诺夫函数的V值是否满足判定条件，则确定所述第二运动学模型可控，否则确定所述第二运动学模型不可控。

3.根据权利要求2所述的基于四轴飞行器的数学模型构建方法，其特征在于，

所述根据所述Z轴的高度位置数学表达式分别计算自适应控制参数步骤之后还包括：

根据所述第一自适应控制参数构建第一控制系统；

所述第一控制系统包括：

第一控制器和第一自适率；

所述第一控制器包括：

所述第一自适应率：

其中，∧_z,∧_z1,Γ_z,Γ_z1,Ω_z,Ω_z1,c₂₁和c₂₂是正的控制参数，Φ_z0,D_z0,Ψ_z0是设计参数时候的初始值。