飞艇降落控制方法和装置

申请号 CN201710331966.7 申请日 2017-05-11 公开(公告)号 CN107117280A 公开(公告)日 2017-09-01
申请人 南方科技大学; 发明人 兰功金; 郝祁;
摘要 本 发明 实施例 公开了一种 飞艇 降落控制方法和装置,其中方法包括:当接收到降落模式 信号 时,接收 传感器 采集到的所述飞艇的 姿态 信息;依据所述姿态信息以及PID控制 算法 、 电机 驱动算法生成电机 控制信号 ;依据所述电机控制信号控制所述飞艇的 驱动电机 产生相应的驱动 力 以控制所述飞艇完成降落。本方案提高了飞艇降落的安全性,能够使飞艇在更加复杂的环境下进行降落,提高了飞行效率以及 电能 利用率。
权利要求

1.一种飞艇降落控制方法,其特征在于,包括:
当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息;
依据所述姿态信息以及PID控制算法电机驱动算法生成电机控制信号
依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动以控制所述飞艇完成降落。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息后,还包括:
通过卡尔曼滤波算法去除所述姿态信息中的噪声,得到姿态信号;
相应的,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号包括:
依据所述姿态信号以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕x轴的度α,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
如果所述角度α不为0,则依据所述角度α以及PID控制算法、电机驱动算法生成尾翼电机控制信号,依据所述尾翼电机控制信号控制所述飞艇的尾翼进行升降以使所述角度α为0来控制所述飞艇完成降落。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕y轴的角度β,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
如果所述角度β不为0,则依据所述角度β以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号,依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的垂直方向形成推力差以使所述角度β为0来控制所述飞艇完成降落。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕z轴的角度γ,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
如果所述角度γ不为0,则依据所述角度γ以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号,依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的平方向形成推力差以使所述角度γ为0来控制所述飞艇完成降落。
6.一种飞艇降落控制装置,其特征在于,包括:
姿态信息检测模,用于当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息;
控制信号生成模块,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号;
驱动模块,用于依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述姿态信息检测模块还用于:
在接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息后,通过卡尔曼滤波算法去除所述姿态信息中的噪声,得到姿态信号;
相应的,所述控制信号生成模块具体用于:
依据所述姿态信号以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号。
8.根据权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕x轴的角度α,所述控制信号生成模块具体用于:
如果所述角度α不为0,则依据所述角度α以及PID控制算法、电机驱动算法生成尾翼电机控制信号;
所述驱动模块具体用于:
依据所述尾翼电机控制信号控制所述飞艇的尾翼进行升降以使所述角度α为0来控制所述飞艇完成降落。
9.根据权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕y轴的角度β,所述控制信号生成模块具体用于:
如果所述角度β不为0,则依据所述角度β以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号;
所述驱动模块具体用于:
依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的垂直方向形成推力差以使所述角度β为0来控制所述飞艇完成降落。
10.根据权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕z轴的角度γ,所述控制信号生成模块具体用于:
如果所述角度γ不为0,则依据所述角度γ以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号;
所述驱动模块具体用于:
依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的水平方向形成推力差以使所述角度γ为0来控制所述飞艇完成降落。

说明书全文

飞艇降落控制方法和装置

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及飞行器控制技术,尤其涉及一种飞艇降落控制方法和装置。

背景技术

[0002] 现有的飞艇在执行飞行任务过程中,通常需要控制人员使用地面控制端(遥控器)实时控制飞艇的飞行。同时,由于飞艇的体积较大,其受面积大,在飞行过程中容易受的影响,这就要求控制人员具有一定的操作经验才能克服风力等因素的影响,做到对飞艇的安全控制。
[0003] 现行的飞艇,由于自身的缺陷,使得飞艇的控制更难,对操作人员的经验要求更高。特别是在飞艇的降落过程中,受风力,地面因素,运动惯性等影响,使得飞艇的降落控制更难。即使是富有经验的操作人员,也难以保证飞艇的安全降落,极易发生事故。与此同时,也增加了现有飞艇的使用难度,以及对飞行环境的更高的要求,比如要求飞行环境不能有大风,而且具有一定的空旷飞行及降落空间。由此,也使得飞艇的飞行效率大幅降低,资源消耗更高,电能利用率十分低下。

发明内容

[0004] 本发明提供了飞艇降落控制方法和装置,提高了飞艇降落的安全性,能够使飞艇在更加复杂的环境下进行降落,提高了飞行效率以及电能利用率。
[0005] 第一方面,本发明实施例提供了一种飞艇降落控制方法,其特征在于,包括:
[0006] 当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息;
[0007] 依据所述姿态信息以及PID控制算法电机驱动算法生成电机控制信号
[0008] 依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落。
[0009] 第二方面,本发明实施例还提供了一种飞艇降落控制装置,其特征在于,包括:
[0010] 姿态信息检测模,用于当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息;
[0011] 控制信号生成模块,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号;
[0012] 驱动模块,用于依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落。
[0013] 本发明实施例提供的技术方案,当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落,由此提高了飞艇降落的安全性,能够使飞艇在更加复杂的环境下进行降落,提高了飞行效率以及电能利用率。附图说明
[0014] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0015] 图1是本发明实施例提供的一种飞艇降落控制方法的流程图
[0016] 图2是本发明实施例提供的另一种飞艇降落控制方法的流程图;
[0017] 图3A是本发明实施例提供的另一种飞艇降落控制方法的流程图;
[0018] 图3B是本发明实施例提供的飞艇在三维空间中的一种姿态示意图;
[0019] 图4A是本发明实施例提供的另一种飞艇降落控制方法的流程图;
[0020] 图4B是本发明实施例提供的飞艇左驱动电机和右驱动电机产生垂直方向推力的示意图。
[0021] 图5A是本发明实施例提供的另一种飞艇降落控制方法的流程图;
[0022] 图5B是本发明实施例提供的飞艇左驱动电机和右驱动电机产生平方向推力的示意图;
[0023] 图6是本发明实施例提供的一种飞艇降落控制装置的结构框图

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0025] 图1是本发明实施例提供的一种飞艇降落控制方法的流程图,本实施例可适用于飞艇需要安全降落的情况,该方法可以由飞艇控制器执行,该飞艇的降落控制装置可采用软件和/或硬件的方式实现,如图1所示,本实施例提供的具体方案如下:
[0026] S101、当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息。
[0027] 在一个实施例中,可通过接收遥控设备发送的降落模式信号以触发本方案的自动降落过程。在另一实施例中,飞艇可通过自身集成的GPS定位装置或者重力传感器确定距离地面的距离,当距离地面距离小于预设值(如10米、20米或30米)且飞艇处于连续下降趋势时可接收到降落模式信号。
[0028] 在一个实施例中,姿态信息表征了飞艇在空中的飞行姿态,示例性的,可以以三维空间中的x轴、y轴和z轴为基准,以飞艇相对于x轴、y轴和z轴的度α、角度β和角度γ作为飞艇的当前姿态信息。该姿态信息有传感器获得,示例性的该传感器可以为姿态传感器,本实施例中使用的姿态传感器集成了三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴电子罗盘等。
[0029] S102、依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号。
[0030] 在一个实施例中,针对S101接收到的飞艇的姿态信息通过PID(Proportion Integral Differential,比例积分微分)控制算法以及电机驱动算法生成电机控制信号。
[0031] 具体的,PID计算公式可采用:
[0032] 相应的实现过程如下:
[0033] 1)Initialization,Set ek,Pi=0and Pd=0.
[0034] 2)Main iteration,for j=0:k
[0035] Error:ek,integral:iSum+=ej,
[0036] Derivative:Δe=ek-ek-1.
[0037] 3)Return,uk:Kp*ek+Ki*iSum+Kd*Δe.
[0038] 其中,Kp、Ki、Kd为PID算法在调整过程中设置的常量,可选的,可先设置Ki和Kd的值为0,对Kp进行调节,之后依次调节Ki和Kd。
[0039] 为了使驱动电机的转速稳定在某一预设的转速,需要实时监测(采样)驱动电机的转速并与预设值进行比较,根据比较结果不断修正、调整驱动电机的转速是其接近预设值。
[0040] 在一个实施例中,通过改变加到驱动电机电枢两端的直流驱动电压来改变电机的转速。在另一实施例中,通过改变加到驱动电机电枢的直流电压的极性改变驱动电机旋转方向(可使用直流继电器来改变供电极性,还可使用两组晶体三极管构成切换电路)。
[0041] S103、依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落。
[0042] 在一个实施例中,依据S102确定出的当前姿态信息下的电机控制信号后,电机驱动电路根据该电机控制信号控制供电极性的改变以及晶体三级管的导通、切换实现驱动电机的转动、翻转。
[0043] 在一个实施例中,飞艇降落时受到风力、降落环境的因素其在下降过程中会出现机体的倾斜、方向的偏转,在这种情况下完成降落会对飞艇造成损坏,本方案中,通过传感设备实时获取飞艇当前的姿态,并通过控制器利用PID控制算法、电机驱动算法得到相应的电机控制信号来驱动电机产生驱动力,依次修正飞艇的降落姿态,最终实现飞艇的安全降落。
[0044] 本实施例提供了一种飞艇降落控制方法,当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落,提高了飞艇降落的安全性,能够使飞艇在更加复杂的环境下进行降落,提高了飞行效率以及电能利用率。
[0045] 图2是本发明实施例提供的另一种飞艇降落控制方法的流程图,在上述实施例的基础上,可选的,在接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息后,还包括:
[0046] 通过卡尔曼滤波算法去除所述姿态信息中的噪声,得到姿态信号;
[0047] 相应的,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号包括:
[0048] 依据所述姿态信号以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号。
[0049] 由此,使得获取的飞艇的姿态更加精准,便于后续修正、控制。
[0050] 基于上述优化,如图2所示,本实施例提供的技术方案具体如下:
[0051] S201、当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息,通过卡尔曼滤波算法去除所述姿态信息中的噪声,得到姿态信号。
[0052] 在一个实施例中,通过卡尔曼滤波算法去除所述姿态信息中的噪声,得到姿态信号的过程中,利用系统的过程模型来预测下一状态的参量。
[0053] 具体的,若获取到的飞艇当前的姿态信息为(α,β,γ),其中α,β,γ分别为飞艇在三维空间中的绕x轴的角度α,β,γ。
[0054] 首先,引入离散控制过程的系统,该系统可用一个线性随机微分方程(Linear Stochastic Difference equation)来描述:
[0055] X(k)=A X(k-1)+B U(k)+W(k)
[0056] 再加上系统的测量值:
[0057] Z(k)=H X(k)+V(k)
[0058] 上述两个子中,X(k)是k时刻的系统状态,U(k)是k时刻对系统的控制量。A和B是系统参数,对于多模型系统,他们为矩阵。Z(k)是k时刻的测量值,H是测量系统的参数(一般为固定值),对于多测量系统,H为矩阵。W(k)和V(k)分别表示过程和测量的噪声。假设其为高斯白噪声(White Gaussian Noise),W(k)和V(k)的协方差分别记为Q,R(假设W(k)和V(k)不随系统状态变化而变化)。
[0059] 假设现在系统处于k状态,根据系统的模型和系统k状态的前一个状态,预测出现在状态:
[0060] X(k|k-1)=A X(k-1|k-1)+B U(k)………(1)
[0061] 式(1)中,X(k|k-1)是利用上一状态预测的结果,X(k-1|k-1)是上一状态最优的结果(也就是X(k-1),U(k)为现在状态的控制量,如果没有控制量,它可以为0。
[0062] 如此,系统结果得到了更新,可是,对应于X(k|k-1)的协方差还没更新(用于更新公式4)。用P表示协方差:
[0063] P(k|k-1)=A P(k-1|k-1)A’+Q………(2)
[0064] 式(2)中,P(k|k-1)是X(k|k-1)对应的协方差,P(k-1|k-1)是X(k-1|k-1)对应的协方差,A’表示A的转置矩阵,Q是系统过程的协方差。式子1,2即为卡尔曼滤波器5个公式中的前两个,由此完成对系统的预测,得到了预测结果。
[0065] 确定预测结果后,再收集现在状态的测量值。结合预测值和测量值,可以得到现在状态(k)的最优化估算值X(k|k):
[0066] X(k|k)=X(k|k-1)+Kg(k)(Z(k)-H X(k|k-1))………(3)
[0067] 其中Kg为卡尔曼增益(Kalman Gain):
[0068] Kg(k)=P(k|k-1)H’/(H P(k|k-1)H’+R)………(4)
[0069] 由此,得到了k状态下最优的估算值X(k|k)。但是为了要另卡尔曼滤波器不断的运行下去直到系统过程结束,还要更新k状态下X(k|k)的covariance:
[0070] P(k|k)=(I-Kg(k)H)P(k|k-1)………(5)
[0071] 在上述卡尔曼滤波过程中,公式的先后计算顺序为(2)(5)((1)(4))(3),其中(1)和(4)为公式3同步需要的结果,最后根据公式(3)计算出飞艇姿态的精确值,可记为(α’,β’,γ’)。
[0072] S202、依据所述姿态信号以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号。
[0073] S203、依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落。
[0074] 本实施例提供了一种飞艇降落控制方法,通过卡尔曼滤波对传感器采集到的姿态信息进行处理,得到飞艇的精确的姿态信号,后续处理过程中,依据该精确的姿态信号得出电机控制信号来控制飞艇降落过程中的姿态以最终完成安全降落,提高了对飞艇姿态控制的精准度,进一步提高了飞艇降落的安全性。
[0075] 图3A是本发明实施例提供的另一种飞艇降落控制方法的流程图,在上述实施例的基础上,可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕x轴的角度α,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
[0076] 如果所述角度α不为0,则依据所述角度α以及PID控制算法、电机驱动算法生成尾翼电机控制信号,依据所述尾翼电机控制信号控制所述飞艇的尾翼进行升降以使所述角度α为0来控制所述飞艇完成降落。
[0077] 由此,使得飞艇在降落过程中避免存在俯仰角度而损坏飞艇。
[0078] 基于上述优化,如图3A所示,本实施例提供的技术方案具体如下:
[0079] S301、当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕x轴的角度α。
[0080] 飞艇的瞬时姿态信息的示意图如图3B所示,图3B是本发明实施例提供的飞艇在三维空间中的一种姿态示意图。在一个实施例中,飞艇在三维空间中存在绕x轴的角度α,绕y轴的角度β以及绕z轴的角度γ。
[0081] S302、如果所述角度α不为0,则依据所述角度α以及PID控制算法、电机驱动算法生成尾翼电机控制信号。
[0082] 在一个实施例中,当飞艇的角度α不为0时,其在降落过程中飞行器的头部或尾部将先接触地面进而引起飞行器的损坏。S302中,依据该角度α生成尾翼电机控制信号,进而通过该尾翼电机控制信号对飞艇的尾翼进行控制。可选的,尾翼电机控制信号实时生成、更新的频率为1Hz~5Hz。
[0083] S303、依据所述尾翼电机控制信号控制所述飞艇的尾翼进行升降以使所述角度α为0来控制所述飞艇完成降落。
[0084] 在一个实施例中,通过飞艇的尾翼的升降来调整飞艇相对于三维空间中x轴的角度α使其逐渐趋于0,直到飞艇成功降落。
[0085] 本实施例提供了一种飞艇降落控制方法,避免了飞艇降落过程中头部或尾部着地造成的损坏,使得飞艇能够自动的安全降落,降低了对飞艇控制人员的控制经验的要求,使得飞艇的实用性增强。
[0086] 图4A是本发明实施例提供的另一种飞艇降落控制方法的流程图,在上述实施例的基础上,可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕y轴的角度β,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
[0087] 如果所述角度β不为0,则依据所述角度β以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号,依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的垂直方向形成推力差以使所述角度β为0来控制所述飞艇完成降落。
[0088] 由此,避免了飞艇左右倾斜落地导致的设备损坏情况出现。
[0089] 基于上述优化,如图4A所示,本实施例提供的技术方案具体如下:
[0090] S401、当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕y轴的角度β。
[0091] 如图3B所示,在一个实施例中,飞艇在三维空间中存在绕y轴的角度β。即当飞艇在降落过程中一旦出现左右倾斜的情况,则该角度β处于非0状态。
[0092] S402、如果所述角度β不为0,则依据所述角度β以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号。
[0093] 在一个实施例中,飞艇包括充气气囊、气囊下方的吊舱以及左驱动电机和右驱动电机。如果飞艇的姿态信息中角度β不为0,则依据所述角度β以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号。
[0094] S403、依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的垂直方向形成推力差以使所述角度β为0来控制所述飞艇完成降落。
[0095] 图4B是本发明实施例提供的飞艇左驱动电机和右驱动电机产生垂直方向推力的示意图。依据S402中确定出的左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号分别驱动左驱动电机和右驱动电机在垂直方向上形成转速差(即垂直方向的推力差),其中该转速差和角度β成正比,其该转速差依据实时确定出的角度β进行相应的实时调整以使角度β趋于0。
[0096] 本实施例提供了一种飞艇降落控制方法,避免了飞艇降落过程中左右倾斜着地造成的损坏,使得飞艇能够自动的安全降落,降低了对飞艇控制人员的控制经验的要求,使得飞艇的实用性增强。
[0097] 图5A是本发明实施例提供的另一种飞艇降落控制方法的流程图,在上述实施例的基础上,可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕z轴的角度γ,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
[0098] 如果所述角度γ不为0,则依据所述角度γ以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号,依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的水平方向形成推力差以使所述角度γ为0来控制所述飞艇完成降落。
[0099] 由此,避免了飞艇左右转动落地导致的设备损坏情况出现。
[0100] 基于上述优化,如图5A所示,本实施例提供的技术方案具体如下:
[0101] S501、当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕z轴的角度γ。
[0102] 如图3B所示,在一个实施例中,飞艇在三维空间中存在绕z轴的角度γ。即当飞艇在降落过程中一旦出现左右转动的情况,则该角度γ处于非0状态。
[0103] S502、如果所述角度γ不为0,则依据所述角度γ以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号。
[0104] 在一个实施例中,飞艇包括充气气囊、气囊下方的吊舱以及左驱动电机和右驱动电机。如果飞艇的姿态信息中角度γ不为0,则依据所述角度γ以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号。
[0105] S503、依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的水平方向形成推力差以使所述角度γ为0来控制所述飞艇完成降落。
[0106] 图5B是本发明实施例提供的飞艇左驱动电机和右驱动电机产生水平方向推力的示意图。依据S502中确定出的左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号分别驱动左驱动电机和右驱动电机在水平方向上形成转速差(即水平方向的推力差),其中该转速差和角度γ成正比,其该转速差依据实时确定出的角度γ进行相应的实时调整以使角度γ趋于0。
[0107] 本实施例提供了一种飞艇降落控制方法,避免了飞艇降落过程中方向摇摆着地造成的损坏,使得飞艇能够自动的安全降落,降低了对飞艇控制人员的控制经验的要求,使得飞艇的实用性增强。
[0108] 图6是本发明实施例提供的一种飞艇降落控制装置的结构框图,该装置用于执行上述实施例提供的飞艇降落控制方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图6所示,该装置具体包括:姿态信息检测模块601、控制信号生成模块602、驱动模块603。
[0109] 其中,姿态信息检测模块601用于当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息;
[0110] 控制信号生成模块602依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号;
[0111] 驱动模块603用于依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落。
[0112] 本实施例提供的技术方案,当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落,由此提高了飞艇降落的安全性,能够使飞艇在更加复杂的环境下进行降落,提高了飞行效率以及电能利用率。
[0113] 可选的,所述姿态信息检测模块还用于:
[0114] 在接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息后,通过卡尔曼滤波算法去除所述姿态信息中的噪声,得到姿态信号;
[0115] 相应的,所述控制信号生成模块具体用于:
[0116] 依据所述姿态信号以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号。
[0117] 可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕x轴的角度α,所述控制信号生成模块具体用于:
[0118] 如果所述角度α不为0,则依据所述角度α以及PID控制算法、电机驱动算法生成尾翼电机控制信号;
[0119] 所述驱动模块具体用于:
[0120] 依据所述尾翼电机控制信号控制所述飞艇的尾翼进行升降以使所述角度α为0来控制所述飞艇完成降落。
[0121] 可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕y轴的角度β,所述控制信号生成模块具体用于:
[0122] 如果所述角度β不为0,则依据所述角度β以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号;
[0123] 所述驱动模块具体用于:
[0124] 依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的垂直方向形成推力差以使所述角度β为0来控制所述飞艇完成降落。
[0125] 可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕z轴的角度γ,所述控制信号生成模块具体用于:
[0126] 如果所述角度γ不为0,则依据所述角度γ以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号;
[0127] 所述驱动模块具体用于:
[0128] 依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的水平方向形成推力差以使所述角度γ为0来控制所述飞艇完成降落。
[0129] 本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质,所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种飞艇降落控制方法,该方法包括:
[0130] 当接收到降落模式信号时,接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息;
[0131] 依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号;
[0132] 依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落。
[0133] 可选的,在接收传感器采集到的所述飞艇的姿态信息后,还包括:
[0134] 通过卡尔曼滤波算法去除所述姿态信息中的噪声,得到姿态信号;
[0135] 相应的,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号包括:
[0136] 依据所述姿态信号以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号。
[0137] 可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕x轴的角度α,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
[0138] 如果所述角度α不为0,则依据所述角度α以及PID控制算法、电机驱动算法生成尾翼电机控制信号,依据所述尾翼电机控制信号控制所述飞艇的尾翼进行升降以使所述角度α为0来控制所述飞艇完成降落。
[0139] 可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕y轴的角度β,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
[0140] 如果所述角度β不为0,则依据所述角度β以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号,依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的垂直方向形成推力差以使所述角度β为0来控制所述飞艇完成降落。
[0141] 可选的,所述姿态信息包括所述飞艇在三维空间中的绕z轴的角度γ,依据所述姿态信息以及PID控制算法、电机驱动算法生成电机控制信号,依据所述电机控制信号控制所述飞艇的驱动电机产生相应的驱动力以控制所述飞艇完成降落包括:
[0142] 如果所述角度γ不为0,则依据所述角度γ以及PID控制算法、电机驱动算法生成左驱动电机控制信号以及右驱动电机控制信号,依据所述左驱动电机控制信号和所述右驱动电机控制信号控制所述飞艇的左驱动电机和右驱动电机在所述飞艇的水平方向形成推力差以使所述角度γ为0来控制所述飞艇完成降落。
[0143] 存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括:安装介质,例如CD-ROM、软盘或磁带装置;计算机系统存储器或随机存取存储器,诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM,兰巴斯(Rambus)RAM等;非易失性存储器,诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储);寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外,存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中,或者可以位于不同的第二计算机系统中,第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
[0144] 当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的飞艇降落控制方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的飞艇降落控制方法中的相关操作。
[0145] 注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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