[发明专利]旋翼无人机及其姿态控制方法

权利要求书

1.一种旋翼无人机，其特征在于，包括：机架和姿态控制系统；所述机架前端安装有一组主旋翼系统，所述主旋翼系统包括上下共轴的两个主旋翼；所述两个主旋翼中的一个安装于所述机架的上方，另一个安装于所述机架的下方；或者，所述两个主旋翼均安装于所述机架的上方；所述机架尾部安装有N组副旋翼系统，每组副旋翼系统包括并排设置的两个副旋翼，N为正整数；所述N组副旋翼系统沿所述机架的纵向轴线等间隔设置在所述机架尾部，且每组副旋翼系统中的两个副旋翼相对所述机架的纵向轴线对称设置；

所述姿态控制系统分别与所述主旋翼系统和所述N组副旋翼系统电连接，用于控制所述两个主旋翼和2N个副旋翼的转动方向和转速，以控制所述旋翼无人机的飞行状态；其中，

根据达到预期飞行状态时在三个自由度上所需的转速、所需的升力对应的转速以及动力分配关系，确定所述旋翼无人机的两个主旋翼和每个副旋翼的预期转速；

当N＝1时，将所述旋翼无人机达到预期飞行状态时在所述三个自由度上所需的转速u_φ、u_θ和u_ψ以及所需的升力对应的转速u_F带入所述动力分配关系的表达式中，确定所述两个主旋翼和所述副旋翼系统中的两个副旋翼的预期转速和其中，所述三个自由度依次为翻滚、俯仰和偏航；

所述动力分配关系的表达式为：

2.根据权利要求1所述的旋翼无人机，其特征在于，所述两个主旋翼的规格与所述N组副旋翼系统中的副旋翼规格不同；且所述两个主旋翼的规格相同，所述每组副旋翼系统中的两个副旋翼的规格相同。

3.根据权利要求2所述的旋翼无人机，其特征在于，所述主旋翼的桨叶的长度大于所述副旋翼的桨叶的长度。

4.根据权利要求1所述的旋翼无人机，其特征在于，在所述旋翼无人机处于飞行状态时，所述两个主旋翼反向转动。

5.根据权利要求1所述的旋翼无人机，其特征在于，在所述旋翼无人机处于飞行状态时，每组副旋翼系统中的两个副旋翼反向转动，且所述N组副旋翼系统中位于同一侧的副旋翼同向转动。

6.根据权利要求1-5任一项所述的旋翼无人机，其特征在于，所述主旋翼系统还包括：分别为所述两个主旋翼提供动力的两个主电机，所述两个主电机分别与所述姿态控制系统电连接；所述每组副旋翼系统还包括：分别为两个副旋翼提供动力的两个副电机，所述两个副电机分别与所述姿态控制系统电连接。