[发明专利]一种适用于四旋翼无人机飞行控制的简化姿态控制方法

权利要求书

1.一种适用于四旋翼无人机飞行控制的简化控制方法，其特征在于，包括：

S1、沿四旋翼机臂方向建立坐标系，X轴与其前进方向机臂重合，取飞行器本身定义的前进方向为X轴正方向，取垂直机体平面向上方向为Z轴正方向，取Y轴垂直于XOZ平面并与另一机臂重合，且坐标系O-XYZ满足右手法则；

S2、定义α为X轴恢复角、β为Y轴恢复角；所述α具体为：当前状态下X轴所在机臂绕Y轴旋转α度可使无人机的X轴恢复到水平位置，所述β具体为：当前状态下Y轴所在机臂绕X轴旋转β度可使无人机的Y轴恢复到水平位置；

S3、将加速度计输出的X、Y、Z三个分量分别与α、β建立对应关系，从而根据加速度计测量值计算得到加速度计对应的X轴恢复角、Y轴恢复角；步骤S3建立加速度计输出的X、Y、Z三个分量分别与α、β的对应关系的过程为：

记当前状态下X轴绕Y轴旋转α度后恢复水平时所处方向为向量d的正方向，取当前状态下Y轴绕X轴旋转β度后恢复水平时所处位置为向量e的正方向，加速度计三个轴输出的向量别为：

a＝(a,0,0)，

b＝(0,b,0)，

c＝(0,0,c)，

其中，a，b，c分别为加速度计沿三轴方向的测量值；

三个向量的合向量为重力加速度向量g；

取向量d＝g×b＝(c,0,a)，e＝g×a＝(0,c,b)；

S4、陀螺仪输出量为X轴恢复角、Y轴恢复角，结合步骤S3根据加速度计测量值计算的到的X轴恢复角、Y轴恢复角，得到无人机的当前时刻姿态；步骤S4的计算式为：

α_1(k+1)＝mα_ak+(1-m)α_gk+α_gp

β_1(k+1)＝mβ_ak+(1-m)β_gk+β_gp

其中，α_ak表示陀螺仪输出的X轴恢复角，β_ak表示陀螺仪输出的Y轴恢复角，α_gk表示由加速度计测量值计算得到的X轴恢复角，β_gk表示由加速度计测量值计算得到的Y轴恢复角，α_gp表示在第K个采样周期内由陀螺仪积分得到的X轴角度增量，β_gp表示在第K个采样周期内由陀螺仪积分得到的Y轴角度增量，m为参数，调节最终结果中陀螺仪测量值和加速度计测量值的权重占比。

2.根据权利要求1所述的一种适用于四旋翼无人机飞行控制的简化控制方法，其特征在于，步骤S2所述α为锐角。

3.根据权利要求2所述的一种适用于四旋翼无人机飞行控制的简化控制方法，其特征在于，步骤S2所述β为锐角。