[发明专利]四轴无人机的控制方法

摘要

本发明公开了一种四轴无人机的控制方法，包括：S1、获取四轴无人机中姿态传感器的姿态数据并进行滤波融合，得到当前的姿态信息，姿态数据包括当前的姿态角以及姿态角对应的角速度；S2、通过串级双环PID控制方法对四轴无人机进行控制，将当前姿态信息与目标姿态信息的偏差值作为角度PID控制器的输入量，根据当前角速度与角度PID控制器输出量的差值输入角速度PID控制器，角速度PID控制器输出控制电机，直至四轴无人机达到目标姿态。本发明能够得到更加准确的测量数据，提高了姿态数据的准确性；使用串级双环PID控制，增强了系统的抗干扰性，使得四轴无人机具有更强适应能力。

主权项

1.一种四轴无人机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：S1、获取四轴无人机中姿态传感器的姿态数据并进行滤波融合，得到当前的姿态信息，姿态数据包括当前的姿态角以及姿态角对应的角速度，所述姿态角包括俯仰角、横滚角及航向角，姿态信息通过欧拉角、四元数、矩阵及轴角中的一种进行表示；S2、通过串级双环PID控制方法对四轴无人机进行控制，将当前姿态信息与目标姿态信息的偏差值作为角度PID控制器的输入量，根据当前角速度与角度PID控制器输出量的差值输入角速度PID控制器，角速度PID控制器输出控制电机，直至四轴无人机达到目标姿态；所述姿态信息计算公式为：其中，分别为当前四轴无人机的姿态角，q₀、q₁、q₂、q₃为上个解算周期得出的四元数；所述步骤S1中的滤波融合为：通过Mahony互补滤波的算法来进行姿态数据的滤波融合；所述步骤S1具体为：1)通过加速度计及磁力计测量的数据，计算机体欧拉角形式的初始姿态，并对四元数进行初始化；2)通过加速度计、陀螺仪及磁力计，获得机体当前的重力加速度分量ax、ay、az，角速度分量gx、gy、gz及磁场强度分量mx、my、mz，并对重力加速度分量及磁场强度分量进行归一化，得到单位值；3)通过四元数与欧拉角之间的关系，用上一个解算周期得出的四元数来推算出重力加速度分量及磁场强度分量在当前机体坐标系下的估计值；4)将重力向量和地球磁场的测量值，与利用上次姿态解算结果推算出的估计值进行向量叉乘，得出两者问的误差，并进行累加；5)用向量叉乘得出的累积误差，通过PI调节的方式来校正陀螺仪的漂移误差；6)最后求解四元数的微分方程组，对四元数进行更新，并将四元数单位化。