[发明专利]基于API可用户设置轨迹的旋翼无人机自适应控制方法

权利要求书

1.一种基于API可用户设置轨迹的旋翼无人机自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)为旋翼无人机系统设置人机交互界面，通过人机交互界面在旋翼无人机控制系统中设置飞行参数制定旋翼无人机的期望飞行轨迹；

2)设计控制器对步骤1)制定出的期望飞行轨迹进行自适应、自调节跟踪，步骤如下：

S2a：对API进行数学模型的描述，所述API为接收控制输入并驱动旋翼无人机控制系统运行的可编程程序接口；

所述对API进行数学模型的描述为：

其中，x为旋翼无人机在X轴方向的位置，v_x为旋翼无人机在X轴方向的飞行速度；d_x(·)为X轴方向的不确定扰动，且d_x(·)是有界的，即|d_x(·)|＜d_mx(·)；d_mx(·)为X轴方向不确定扰动的最大值，不需要知道此值的确定大小；

y为旋翼无人机在Y轴方向的位置，v_y为旋翼无人机在Y轴方向的飞行速度；d_y(·)为Y轴方向的不确定扰动，且d_y(·)是有界的，即|d_y(·)|＜d_my(·)；d_my(·)为Y轴方向不确定扰动的最大值，不需要知道此值的确定大小；

z为旋翼无人机在Z轴方向的位置，即旋翼无人机的飞行高度；v_z为旋翼无人机在Z轴方向的飞行速度，d_z(·)为Z轴方向的不确定扰动，且d_z(·)是有界的，即|d_z(·)|＜d_mz(·)；d_mz(·)为Z轴方向不确定扰动的最大值，不需要知道此值的确定大小；

将步骤S2a中的数学模型的描述用状态空间形式表达得到下式：

其中，p＝[x，y，z]^T为旋翼无人机的空间位置，p₁＝[u_x，u_y，v_z]^T，d＝[d_x(·)，d_y(·)，d_z(·)]^T；

S2b：通过设置在旋翼无人机上的传感器获得当前旋翼无人机的飞行状态数据，所述飞行状态数据包括旋翼无人机的位置数据和旋翼无人机的速度数据，将传感器获得的位置数据与通过期望飞行轨迹得到的期望位置数据进行如下运算，获得误差值e；

e＝p-p_d

其中，p为传感器测量到的旋翼无人机的位置数据，p_d为旋翼无人机的期望位置数据；

S2c：设计旋翼无人机系统的控制器如下：

其中：p₁为设计出的旋翼无人机的控制器；为旋翼无人机系统不确定项ω的估计值，由自适应更新率估计得到；ρ、k与σ均为大于0的设计参数，依据调试效果而定；

其中：F＝||θ(H)||+1为用神经网络处理过的旋翼无人机控制系统函数，θ(H)是神经元基函数向量，θ(H)＝[θ₁(H)，……，θ_n(H)]^T，n为选择的神经网络个数，θ₁(H)，……，θ_n(H)分别是第1至第n个节点神经元基函数，

θ_j(H)是第j个节点神经元基函数，其中H＝[x_d，y_d，z_d]^T，x_d，y_d，z_d分别为旋翼无人机在X轴、Y轴和Z轴三个不同方向的理想轨迹，α_j为神经网络选择的参数，∈_j表示神经网络节点中心跨度；

S2d：API接收控制器p₁的计算结果控制旋翼无人机的飞行轨迹；

在步骤1)中，设置飞行参数制定旋翼无人机的期望飞行轨迹包括：

当要飞行到一个点目标，则通过人机交互界面在旋翼无人机控制系统中设定该点目标的三维坐标值(x，y，z)；

当要在一个面目标上飞行，则通过人机交互界面在旋翼无人机控制系统中将飞行高度z设定为某一固定值，将飞行跨过的宽度x设定为x＝sin(t)，将飞行的前行速率y设定为y＝0.5t；

当要绕一个立体目标飞行时，设定绕立体目标飞行的x轴方向半径为x＝2sin(t)，绕立体目标飞行的y轴方向半径为y＝3sin(t)，上升飞行的速率设定为z＝1.5t。

2.根据权利要求1所述的基于API可用户设置轨迹的旋翼无人机自适应控制方法，其特征在于：还包括在旋翼无人机上设置导航系统，通过导航系统规划出旋翼无人机的期望飞行轨迹。