[发明专利]一种无人机在线辨识与控制方法

说明书

本发明公开了一种无人机在线辨识控制方法，包括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，飞行控制器对接收到的扫频信号进行响应；2)、云端服务器接收到响应数据后，利用FFT结合分窗法对响应数据进行频域分析，获得系统频域响应以及相干谱，得到无人机数学模型，计算出适合无人机当前飞行状态的控制参数；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。本在线辨识方法，能够为被控对象无人机提供更精确的数学模型，根据外界环境的变化，而对无人机的控制参数进行实时优化，达到更好的无人机控制效果与更低的能量消耗。

技术领域

本发明涉及一种无人机在线辨识与控制方法。

背景技术

随着无人机技术越来越成熟，无人机的应用领域也越来越广泛，近两年除消费级无人机火爆以外，无人机在其他很多行业也得到广泛发展，如物流无人机、航拍无人机、侦查无人机等。

无人机飞行的关键是要精确控制，对无人机精准操作，需要测量的准和控制的准。如果能够获得准确的无人机模型，针对目前的PID控制器，在获得了准确无人机模型的基础上就可以计算出更好的控制参数，从而达到控制准确的目的。

现有的无人机控制策略大多基于PID控制算法，参数的获取因为缺乏模型，需要不断调参，当大规模的应用时，各个被控对象的模型有所不同，而且在工作的不同过程中被控对象的模型也会发生变化，采用同一套控制参数不能够使所有的被控对象的控制效果达到比较理想的状况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机在线辨识与控制方法，解决现有技术中由于无人机本身的设备计算能力，无法进行在线辨识，导致无人机无法精准控制的技术问题。

为了解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种无人机在线辨识控制方法，无人机在线辨识控制系统包括地面控制站、云端服务器、无人机本体和设置在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，飞行控制器对接收到的扫频信号进行响应，对无人机飞行进行调整姿态，无人机本体上设置有采集装置，对无人机响应数据进行采集，并通过无线通信模块传递至云端服务器；

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。

现有的控制策略多基于PID控制算法，参数的获取因为缺乏模型，需要不断调参，当大规模的应用时，各个被控对象的模型有所不同，而且在工作的不同过程中被控对向的模型也会发生变化，采用同一套控制参数不能够使所有的被控对象的控制效果达到比较理想的状况。而在线辨识，能够为被控对象无人机提供更精确的无人机数学模型，根据外界环境的变化，而对无人机的控制参数进行实时优化，达到更好的控制无人机效果更低的能量消耗。

云端服务器的计算系统根据内置的算法对对无人机响应数据进行分析，辨识出无人机的当无人机前数学模型，然后基于当前模型，结合控制要求，选取合适的控制方法，对无人机的控制参数进行优化，计算出一组最优控制参数，通过云端系统返回给无人机，飞行控制器根据优化的控制参数对无人机进行精准控制。