[发明专利]一种垂直空投无人机的起飞姿态控制方法

说明书

本发明提供一种垂直空投无人机的起飞姿态控制方法，载机将无人机在空中投放，陀螺仪实时测量无人机滚转方向和俯仰方向的角速率和角度，将测量值传递给无人机的控制器，无人机被投放时机头垂直向下，控制器利用PID双闭环控制方法对无人机滚转方向的角速率和角度进行控制；同时无人机拉杆操作将俯仰角逐渐调整到0度，完成起飞，本控制方法简单可靠；将无人机空投后，通过自由落体运动无人机可获得前向的初速度，有利于起飞；避免利用俯仰角进行参控，而导致出现陀螺仪俯仰角在90度极区时的控制失败。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种垂直空投无人机的起飞姿态控制方法。

背景技术

无人机具有重量轻、维护成本低、无人员伤亡风险、使用方便等优势，目前应用领域日益广泛，在资源勘探、环境监测、应急救灾、公共安全、火灾监测与救援、快递投放等方面均有相关的技术与产品开发。

折叠翼无人机空投起飞时，要求载机释放无人机的高度必须足够高，飞行场地要足够大。当载机将无人机空投之后，将进行自由落体运动，且受到外界的风速等影响，必须通过相应控制器对无人机俯仰角和翻滚角进行控制，在落地之前将无人机的俯仰角和翻滚角都调整为0，达到顺利起飞的效果。目前，在现有技术中，对折叠翼无人机空投之后的控制方法复杂，效率较低；利用俯仰角进行参控，容易出现陀螺仪俯仰角在90度极区，导致控制失败；无人机空投后至起飞姿态控制完成前所达到的初始速度不够，而导致无人机顺利起飞失败。

发明内容：

本发明目的是提供了一种垂直空投无人机的起飞姿态控制方法，要解决现有技术中折叠翼无人机空投后起飞的初速度不足，控制方法复杂、控制效率较低，利用俯仰角参控容易出现陀螺俯仰角在90度极区而引起控制失败等技术问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种垂直空投无人机的起飞姿态控制方法，载机将无人机在空中投放，陀螺仪实时测量无人机的俯仰角和翻滚角，将测量值传递给无人机的控制器，控制器对无人机俯仰角和翻滚角进行控制，无人机被投放时机头垂直朝下，控制器控制滚转角为0度，同时控制器控制无人机拉杆操作，将无人机的俯仰角由负90度逐渐调为0度，完成起飞。

优选的，控制器采用PID双闭环控制方法对滚转角进行控制。

优选的，PID双闭环控制方法是以滚转角角速率形成PID内环，以滚转角为PID外环，组成PID双闭环。

优选的，无人机拉杆过程中启动油门。

优选的，拉杆过程中，无人机的俯仰角小于一个阈值时，油门不启动，通过重力让无人机获得前向加速度；当无人机的俯仰角调等于或大于阈值时，油门启动，开动螺旋桨。

优选的，阈值是负15度。

优选的，无人机是折叠翼无人机。

优选的，无人机空投下落时，无人机机翼展开。

优选的，载机投放无人机时，是将无人机安装在筒中一起投放，无人机与筒在下落过程中分离。

优选的，无人机与筒分离时，无人机机翼展开。

本方案具有如下有益效果：

1、无人机出筒后的控制策略主要为滚转角控制，控制方式简单可靠；

2、起飞过程中，不利用俯仰角进行参控，避免了陀螺俯仰角在负90度极区，所引起的不可控因素；

3、无人机以垂直姿态出筒，可以保证无人机具有有足够的初速度，并可在出筒后依靠重力继续获得加速度，为无人机顺利起飞提供足够的速度；

4、无人机和筒以垂直的姿态方式下落，可利用给筒加降落伞进行减速等方式，保证筒和无人机分离的可靠性，该方法简单易实现。

附图说明