[发明专利]一种无人机在线辨识与控制方法

权利要求书

1.一种无人机在线辨识与控制方法，其特征在于，无人机在线辨识与控制系统包括地面控制站、云端服务器、无人机本体和无人机本体上的飞行控制器，飞行控制器控制无人机飞行，飞行控制器通过无线通信模块与云端服务器、地面控制站进行通信；地面控制站能够实时监控无人机的状态；

利用地面控制站、云端服务器对无人机进行在线辨识与控制的方法，包括如下步骤：

1)、地面控制站根据当前无人机的状态输出相应的扫频信号，无人机接受扫频信号，作为在线辨识的激励信号，无人机对接收到的扫频控制信号进行响应，无人机飞行姿态不断变化，无人机本体上设置的采集装置，会对无人机的响应数据也就是姿态数据进行采集，并通过无线通信模块传递至云端服务器；

2)、云端服务器接收到响应数据后，利用相应的算法得到无人机数学模型后，云端服务器根据飞行要求，结合相应的控制方法，计算出适合无人机当前飞行的控制参数；

3)、云端服务器再将控制参数回传给飞行控制器，飞行控制器根据控制参数对无人机进行精准控制。

2.根据权利要求1所述的无人机在线辨识控制方法，其特征在于，所述无人机对特定的扫频信号进行响应，无人机的俯仰角、滚转角和航向角发生变化；

所述采集装置包括三组三轴加速度传感器、三组三轴陀螺仪、三组三轴磁传感器和三组GNSS定位模块，采集装置对无人机的实时响应数据进行采集，并通过无线通信模块传递至云端服务器；

采集装置采集当前无人机俯仰角、滚转角和航向角的姿态响应数据信息，并通过无线通信模块传递至云端服务器；云端服务器接收到当前无人机俯仰角、滚转角和航向角的姿态响应数据后，利用相应的算法得到无人机数学模型。

3.根据权利要求1或2所述的无人机在线辨识控制方法，其特征在于，所述无人机在飞行过程中分为三个阶段：起飞阶段、稳定飞行阶段和降落阶段；三个阶段的扫频信号可以相同，也可以不同，三个阶段的无人机数学模型不同，根据飞行要求，三个阶段的使用的控制方法不同；

在无人机的控制中，滚转角和俯仰角控制属于水平姿态控制，航向角控制属于垂直姿态控制；

起飞阶段，需要着重对无人机的水平方向的姿态进行控制，水平方向的姿态主要是滚转角和俯仰角，所以扫频信号可以集中在滚转和俯仰通道，忽略航向通道，控制方法使用PID控制方法，主要是使用PI控制器；

稳定飞行阶段，水平方向的姿态权重较高，垂直方向的姿态控制权重较低，所以扫频信号的输出主要集中在滚转和俯仰通道，但不能忽略航向通道，使用LQG(线性二次型高斯控制)控制方法；

在降落阶段，控制的重点集中在水平姿态通道，即滚转角和俯仰角，扫频信号主要集中在滚转通道和俯仰通道，不能忽略航向通道，使用Hinf控制方法计算控制器，来达到精准降落。

4.根据权利要求4所述的无人机在线辨识控制方法，其特征在于，所述起飞过程中，地面控制站输出无人机起飞时的扫频信号，无人机接受扫频信号，并作出响应，同时无人机本体上的采集装置对无人机的响应数据进行采集，然后通过无线通信模块将响应数据传递至云端服务器；

云端服务器接收到响应数据后，利用相应的算法得到起飞阶段的无人机数学模型，将当前无人机数学模型辨识出来，根据辨识出的无人机数学模型，结合起飞阶段的控制要求，选用合适的控制方法，计算出合适的起飞控制参数；云端服务器再将控制参数回传给飞行控制器，对无人机的起飞进行精准控制。