[发明专利]一种多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法

权利要求书

1.一种多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法，其特征在于，包括：

(1)建立带有旋翼交叉倾斜角i_n参数的多旋翼飞行器飞行动力学模型。

(2)在以上模型中加入旋翼倾斜安装误差或者公差范围。

(3)设计具有双重迭代性质的数值优化方法，以飞行器各个通道总油门平方和最小为目标函数，优化得到当前负载、飞行速度，以及旋翼倾斜安装误差或者公差范围下的旋翼交叉倾斜角。

2.根据权利要求1所述所述多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法，其特征在于，步骤(3)包括：

主迭代优化的设计变量为旋翼交叉倾斜角i_n，设计变量约束为旋翼交叉倾斜角的可用范围，设计变量i_n的迭代初始值为0度，目标函数为最小化飞行器总油门指令平方和，其中飞行器总油门指令平方和由子迭代计算得到。主迭代采用数值优化方法判断目标函数是否收敛，如果收敛则输出当前旋翼交叉倾斜角i_n，否则根据目标函数与当前设计变量，继续更新旋翼交叉倾斜角i_n直到收敛。

子迭代优化的设计变量为飞行动力学模型中的状态量和控制量，迭代初始值默认为0，其中体轴系速度初始值可以根据飞行任务给出或者默认为0；末端值为飞行任务需要的地轴系飞行速度，目标函数为配平飞行动力学模型右端项，使飞行器达到稳态水平飞行状态。子迭代采用数值优化方法判断目标函数是否收敛，如果收敛则输出飞行器总油门指令平方和，进入主迭代，否则继续更新状态量和控制量直到收敛。

3.根据权利要求2所述多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法，其特征在于，旋翼以机臂方向为轴进行倾斜，其中相邻旋翼之间的倾斜角度方向相反，大小一致。倾斜后，旋翼产生切向拉力分量，从而对机体重心产生偏航力矩。

如果已经确保该偏航力矩与旋翼对机体产生的负扭矩方向一致，则主迭代设计变量的约束方程为：

0°≤i_n≤30°

如果不确定该偏航力矩与旋翼对机体产生的负扭矩方向是否一致，则主迭代设计变量的约束方程为：

-30°≤i_n≤30°。

4.根据权利要求2所述多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法，其特征在于，步骤(3)包括以下步骤：

(3.1)给出主迭代设计变量i_n的初始值，迭代初始值默认为0。

(3.2)进入主迭代计算过程：用当前的主迭代设计变量i_n更新多旋翼飞行器飞行动力学模型，并在模型中加入旋翼倾斜安装误差或者公差范围。

(3.3)进入子迭代计算过程：给出子迭代设计变量的初始值和末端值，设计变量迭代初始值默认为0，其中体轴系速度初始值可以根据飞行任务给出或者默认为0；末端值为飞行任务需要的地轴系飞行速度。采用数值优化方法进行迭代计算，直到配平飞行动力学数学模型右端项，随后输出飞行器总油门指令平方和给主迭代；

(3.4)再进入主迭代计算过程：采用数值优化方法判断当前的飞行器总油门指令平方和是否收敛，如是，输出i_n；如不是，则更新主迭代设计变量i_n，回到步骤(3.2)。

5.根据权利要求2所述多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法，其特征在于，所述数值优化方法为序列二次规划算法。

6.根据权利要求2所述多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法，其特征在于，主迭代目标函数的迭代精度为10^-5。

7.根据权利要求2所述多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法，其特征在于，子迭代目标函数的迭代精度为10^-5。

8.根据权利要求1所述多旋翼飞行器的旋翼交叉倾斜角优化方法，其特征在于，所述多旋翼飞行器为四个或以上偶数旋翼的飞行器。