一种适用于六旋翼飞行器的新型容错控制方法

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六旋翼飞行器是以六个电机为动力的UAV(Unmanned Aerial Vehicle,无人驾驶飞机),是四旋翼飞行器的衍生产品。近几年,对六旋翼飞行器的研究越来越多,并且增长很快。在军事、农业、娱乐、警用等各个方面,六旋翼飞行器的应用越来越多,并且有持续增多的趋势。在这些应用中,会出比较频繁的出现一个问题,即电机在飞行过程中堵转或者卡死。按照现有的控制方法,上述问题一旦出现,结果就是飞行器坠机,机载设备大量损坏。  本文针对的就是上述问题,对六旋翼飞行器提出了一种容错控制方法,使得六旋翼飞行器在飞行过程中,任意一个电机卡死、堵转的情况下仍然能够正常的起降、悬停、推进,增强了飞行控制系统的安全性和鲁棒性。  首先,介绍了四旋翼飞行器到六旋翼飞行器的演变过程,详细的列举了对四旋翼和六旋翼飞行器控制方法的进程史。  然后,对六旋翼飞行器的结构做出说明,并对正常飞行状态下的六旋翼飞行器进行空间模型分析,并进行了简单的力学分析,为以后几章的工作打基础。  接着,在容错状态下,进行了新的空间模型分析和力学分析,并对各旋翼在电机卡死、堵转状态下进行了向量分解。  再后,结合新的空间模型分析、力学分析、向量分解矩阵和现有的姿态滤波算法、PID控制算法结合在一起,设计新的飞行控制流程。  最后进行了实物实验,验证了新控制方法的可靠性和稳定性,实验结果不仅有图片,还录制了视频。为了保证公开、可观的论文要求,所有视频无加密上传到优酷网站,供各位老师、同学、群众进行检验。经过验证,本文提出的控制方法很好的解决了六旋翼飞行器电机堵转和卡死下正常飞行的需要。
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