[发明专利]一种基于三种探鱼模式飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法

权利要求书

1.一种基于三种探鱼模式飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、建立钓鱼无人机的数学模型；

S2、设计钓鱼无人机的电机推力控制策略和控制分配方法；

S3、设计钓鱼无人机的串级闭环PID飞行控制方法；

S4、规划三种不同钓鱼无人机的探鱼路线并进行智能抛钩抛饵，探鱼模式包括多点探鱼、快速探鱼和区域探鱼三种。

2.根据权利要求1所述的一种基于三种探鱼模式飞行控制算法的智能钓鱼无人机方法，其特征在于：所述的S1步骤在钓鱼无人机的机体坐标系和惯性坐标系下，建立无人机的位置和姿态运动学和动力学方程，具体包括：(1)钓鱼无人机的位置运动学方程；

钓鱼无人机重心在惯性系下坐标为[x_io,y_io,z_io]，无人机重心初始时刻在惯性系下的坐标为[x_io,y_io,z_io]，在惯性系和机体系下的速度分量分别为[u_i,v_i,w_i]和[u,v,w]，无人机飞行过程中的滚转角、俯仰角和偏航角分别为则无人机的位置运动学方程为：

其中，R_bi为钓鱼无人机惯性系到机体系的坐标转换矩阵，t₀,t分别表示钓鱼无人机飞行过程中的初始时刻和当前时刻；

(2)钓鱼无人机的姿态运动学方程；

钓鱼无人机在惯性系和机体系下的姿态运动学方程为：其中，为无人机机体系相对惯性系的姿态角变化率，[ω_xb,ω_yb,ω_zb]为无人机机体系相对惯性系在机体系下的角速度分量；

(3)钓鱼无人机的位置动力学方程；

钓鱼无人机的位置动力学方程包括高度和水平控制动力学方程，具体的动力学方程形式如下：其中，F_b为四个电机在机体系下的总升力，沿o_bz_b的负方向；F_1b,F_2b,F_3b,F_4b为四个电机各自产生的在机体系下的升力，沿o_bz_b的负方向；p,q,r为飞机在机体系下的沿o_bx_b,o_by_b,o_bz_b方向的角速度，分别为滚转角速度，俯仰角速度和偏航角速度；Ω₁,Ω₂,Ω₃,Ω₄为1,2,3,4号电机的转速，单位为rpm(转每分)；g为重力加速度，单位为m/s2；R_bi为惯性系到机体系的转换矩阵；m为钓鱼无人机的质量；为钓鱼无人机在机体系下各轴速度变化量；

(4)钓鱼无人机的姿态动力学方程；

钓鱼无人机的在滚转、俯仰和偏航三个方向的姿态动力学方程如下所示：

其中，[M_x,M_y,M_z]为钓鱼无人机所受的滚转、俯仰和偏航力矩；[F₁,F₂,F₃,F₄]分别为1,2,3,4号电机和螺旋桨产生的向上的升力；[I_xx,I_yy,I_zz]分别为钓鱼无人机的机体系下各个方向的转动惯量；I_xz为钓鱼无人机机体系下o_bx_bz_b平面惯性积；[x₁,y₁]为1号电机在机体系中的水平坐标；[-x₂,-y₂]为2号电机在机体系中的水平坐标。