[发明专利]一种多旋翼无人机的抗风扰动指标

说明书

本发明通过风场环境对多旋翼无人机螺旋桨的扰动进行建模，并借助空气动力学等知识进行了分析，推导出看多旋翼无人机所能承受的最大风速与多旋翼无人机本身参数之间的关系，并且为了将抗风扰动算法基于一个平台进行比较，继续推导出了多旋翼无人机的抗风扰的指标，该指标能够为抗风扰动算法的优良性的评价提供一个有效的参考。

技术领域

本发明涉多旋翼无人机控制技术领域，具体说是一种多旋翼无人机的抗风扰动指标。

背景技术

由于多旋翼无人机结构简单、灵活性好、机动性强，可以在空中长时间的滞留搜索并且可以快速的实现朝各个方向的机动，因而多旋翼无人机在生活中应用广泛，但是由于多旋翼无人机的控制系统复杂、鲁棒性相对较差，特别是在实际风场环境下的飞行效果更是不够理想等特点极大的限制了多旋翼无人机的发展和应用，因而关于多旋翼无人机的抗风性能研究一直是研究的重点和热点。近年来所提出的多旋翼无人机抗风扰的控制算法很多，而针对多旋翼无人机的抗风性能的研究一般可分为两类，一类是针对风场模型下多旋翼无人机的扰动研究，一类是针对实际风场环境下多旋翼无人机飞行状态的控制研究。其中，针对多旋翼无人机的扰动研究的设计方案一般是通过建立风场模型，并通过建立滑模变结构控制、基于时域干扰观测器的控制器等控制结构实现对风场扰动的抑制。而针对多旋翼无人机飞行状态的控制研究则是以实际的多旋翼无人机的飞行状态为实际控制指标，通过采用基于扩展状态观测器的扰动和不确定性估计及其衰减策略、三维模糊PID控制方法和基于加速度补偿的扰动抑制等方案实现对风场环境的扰动抑制，并达到了更好的实际飞行效果。

但是，针对当前在风场环境下所提出的这些多旋翼无人机抗风扰动的算法是在基于不同的平台的不同的多旋翼无人机上进行的验证，并没有指出多旋翼无人机原本的抗风性能，并且所提出的这些抗风扰动的算法也无法放在一个平台上进行比较以确定最佳的抗风扰动的算法，这为多旋翼无人机在实际设计过程中在抗风扰动算法的引用上带来了极大的困难，并且为以后的抗风扰动的算法的设计好坏也缺少了一项重要的评价指标。因此，本发明通过风场环境对多旋翼无人机螺旋桨的扰动进行建模，并借助空气动力学等知识进行了分析，推导出看多旋翼无人机所能承受的最大风速与多旋翼无人机本身参数之间的关系，并且为了将抗风扰动算法基于一个平台进行比较，继续推导出了多旋翼无人机的抗风扰的指标，该指标能够为抗风扰动算法的优良性的评价提供一个有效的参考。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于多旋翼无人机的抗风扰指标。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多旋翼无人机的抗风扰动指标，通过对风场影响分析并进行合理性假设，对风扰动建模打下基础，然后进行诱导速度与推力的定量分析，最后通过风扰动的模型分析与指标简化，完成对多旋翼无人机的抗风扰动指标系数的推导，并且通过该抗风扰动指标系数结合多旋翼无人机的基本参数来衡量该多旋翼无人机的抗风极限，并且根据推导出的抗风扰动指标系数判断基于不同平台的不同算法的多旋翼无人机抗风扰动的性能。

本发明的优点是：本发明可以客观准确的反应出无人机的抗风指标。判断基于不同平台的不同算法的多旋翼无人机抗风扰动的性能的好坏。

附图说明

图1是流管结构图。

图2是旋翼滑流截面图。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-2及实施例对本发明进一步详细说明。

一种基于多旋翼无人机的抗风扰指标，通过对风场影响分析并进行合理性假设，对风扰动建模打下基础，然后进行诱导速度与推力的定量分析，最后通过风扰动的模型分析与指标简化，完成了多旋翼无人机的抗风扰动指标的推导，并且通过该指标可以根据多旋翼无人机的基本参数衡量该多旋翼无人机的抗风极限，并且可根据进一步推导出的抗风扰动指标系数判断基于不同平台的不同算法的多旋翼无人机抗风扰动的性能的好坏。