本發(fā)明一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法涉及無人機(jī)的電機(jī)控制方法。

背景技術(shù)：

1、為保障電力安全可靠供應(yīng)，在電網(wǎng)的巡檢中，無人機(jī)巡檢技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用；考慮到傳統(tǒng)無人機(jī)驅(qū)動(dòng)功率不足的問題，分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐漸成為無人機(jī)的優(yōu)選動(dòng)力解決方案。但由于各分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的相互影響和協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，其控制方法對(duì)精度和效率的要求較高，為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種控制方案，如主令控制、主從控制等。其中，主令控制與主從控制作為初級(jí)的開環(huán)控制方式，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，在一些精度要求較低的場(chǎng)合有著廣泛的應(yīng)用，但缺點(diǎn)在于對(duì)分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)這種對(duì)協(xié)同控制精度要求較高的系統(tǒng)并不適用。因此，對(duì)于分布式驅(qū)動(dòng)電力巡檢無人機(jī)的協(xié)同控制問題，需要一種更加合適的控制方法來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)提供一種協(xié)同控制的方法，用于解決傳統(tǒng)主從控制精度較低協(xié)調(diào)性較差的問題，降低控制時(shí)間延遲，增強(qiáng)分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的魯棒性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，包括如下步驟：

3、s1.計(jì)算受控電機(jī)的反饋增益補(bǔ)償系數(shù)；

4、s2.采集無人機(jī)上各臺(tái)電機(jī)當(dāng)前的角速度，計(jì)算得出各臺(tái)電機(jī)的同步補(bǔ)償誤差；

5、s3.根據(jù)虛擬主軸參考角速度和實(shí)際角速度計(jì)算當(dāng)前虛擬主軸的驅(qū)動(dòng)力矩；

6、s4.根據(jù)無人機(jī)上虛擬主軸的驅(qū)動(dòng)力矩和各臺(tái)電機(jī)上一時(shí)刻反饋的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算虛擬主軸的輸出力矩；

7、s5.根據(jù)虛擬主軸的輸出力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻虛擬主軸的角速度；

8、s6.根據(jù)當(dāng)前虛擬主軸的角速度和各臺(tái)電機(jī)上一時(shí)刻的角速度及同步補(bǔ)償誤差計(jì)算各臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩，并反饋至虛擬主軸控制器的前向通道中；

9、s7.根據(jù)無人機(jī)上各臺(tái)電機(jī)的同步補(bǔ)償誤差和前一時(shí)刻反饋的角速度更新各臺(tái)電機(jī)當(dāng)前的角速度；

10、s8.根據(jù)電機(jī)基本公式，檢驗(yàn)各電機(jī)轉(zhuǎn)速與參考轉(zhuǎn)速之間的差值，衡量系統(tǒng)協(xié)同控制的效果。

11、進(jìn)一步地，s1中，計(jì)算受控電機(jī)的反饋增益補(bǔ)償系數(shù)的具體方法為：

12、通過下式計(jì)算各受控電機(jī)i與其余電機(jī)j的反饋增益補(bǔ)償系數(shù)kij：

13、

14、式中，ji為電機(jī)i的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

15、進(jìn)一步地，s2中，所述計(jì)算各臺(tái)電機(jī)的同步補(bǔ)償誤差的具體方法為：

16、通過下式計(jì)算各臺(tái)電機(jī)的同步補(bǔ)償誤差：

17、

18、式中，ei表示第i臺(tái)電機(jī)的同步補(bǔ)償誤差，ωi表示第i臺(tái)電機(jī)的角速度。

19、進(jìn)一步地，s3中，所述根據(jù)虛擬主軸參考角速度和實(shí)際角速度計(jì)算當(dāng)前虛擬主軸的驅(qū)動(dòng)力矩的具體方法為：

20、通過下式計(jì)算計(jì)算虛擬主軸的驅(qū)動(dòng)力矩t：

21、

22、式中，ωr表示虛擬主軸的參考角速度，ωm表示虛擬主軸的角速度，km表示虛擬主軸的彈性系數(shù)。

23、進(jìn)一步地，若考慮主軸衰減系數(shù)，所述計(jì)算當(dāng)前虛擬主軸的驅(qū)動(dòng)力矩的具體方法為：

24、通過下式計(jì)算計(jì)算考慮主軸衰減系數(shù)的虛擬主軸的驅(qū)動(dòng)力矩t：

25、

26、式中，bm表示虛擬主軸的衰減系數(shù)。

27、進(jìn)一步地，s4中，所述根據(jù)無人機(jī)上虛擬主軸的驅(qū)動(dòng)力矩和各臺(tái)電機(jī)上一時(shí)刻反饋的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算虛擬主軸的輸出力矩的具體方法為：

28、通過下式計(jì)算虛擬主軸的輸出力矩：

29、

30、式中，ti表示各臺(tái)電機(jī)反饋至虛擬主軸控制器的前向通道中的驅(qū)動(dòng)力矩。

31、進(jìn)一步地，s5中，所述根據(jù)虛擬主軸的輸出力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻虛擬主軸的角速度的具體方法為：

32、

33、式中，jm表示主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

34、進(jìn)一步地，s6中，所述根據(jù)當(dāng)前虛擬主軸的角速度和各臺(tái)電機(jī)上一時(shí)刻的角速度及同步補(bǔ)償誤差計(jì)算各臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩的具體方法為：

35、通過下式計(jì)算各臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩：

36、

37、式中，bs表示電機(jī)軸的衰減系數(shù)，ωi表示第i臺(tái)電機(jī)上一時(shí)刻的角速度，ks表示電機(jī)軸的彈性系數(shù)。

38、進(jìn)一步地，s7中，所述根據(jù)無人機(jī)上各臺(tái)電機(jī)的同步補(bǔ)償誤差和前一時(shí)刻反饋的角速度更新各臺(tái)電機(jī)當(dāng)前的角速度的具體方法為：

39、通過下式計(jì)算各臺(tái)電機(jī)當(dāng)前的角速度：

40、

41、式中，j表示電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，b表示電機(jī)的阻尼系數(shù)。

42、進(jìn)一步地，s8中，所述根據(jù)電機(jī)基本公式檢驗(yàn)各電機(jī)轉(zhuǎn)速與參考轉(zhuǎn)速之間的差值，衡量系統(tǒng)協(xié)同控制的效果的具體方法為：

43、

44、式中，nr表示電機(jī)的參考轉(zhuǎn)速，ωi表示各臺(tái)電機(jī)的角速度。

45、所述的無人機(jī)為多軸旋翼無人機(jī)，所述的無人機(jī)為市售產(chǎn)品；進(jìn)一步地為四軸旋翼無人機(jī)。

46、本發(fā)明提供一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，通過采用虛擬主軸—偏差耦合控制方法，解決了傳統(tǒng)主從控制精度較低協(xié)調(diào)性較差的問題，增強(qiáng)分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的魯棒性。

技術(shù)特征：

1.一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明一種分布式驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的協(xié)同控制方法涉及無人機(jī)的電機(jī)控制方法，其步驟為：S1.計(jì)算受控電機(jī)的反饋增益補(bǔ)償系數(shù)；S2.計(jì)算得出各臺(tái)電機(jī)的同步補(bǔ)償誤差；S3.計(jì)算當(dāng)前虛擬主軸的驅(qū)動(dòng)力矩；S4.計(jì)算虛擬主軸的輸出力矩；S5.根據(jù)虛擬主軸的輸出力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻虛擬主軸的角速度；S6.根據(jù)當(dāng)前虛擬主軸的角速度和各臺(tái)電機(jī)上一時(shí)刻的角速度及同步補(bǔ)償誤差計(jì)算各臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩，并反饋至虛擬主軸控制器的前向通道中；S7.根據(jù)無人機(jī)上各臺(tái)電機(jī)的同步補(bǔ)償誤差和前一時(shí)刻反饋的角速度更新各臺(tái)電機(jī)當(dāng)前的角速度。S8.根據(jù)電機(jī)基本公式，檢驗(yàn)各電機(jī)轉(zhuǎn)速與參考轉(zhuǎn)速之間的差值，衡量系統(tǒng)協(xié)同控制的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：孫鄞,張翔,胡浩,孫暢,徐俊涵,龔一平,單光瑞,吳寧,袁帥,侯超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23