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申请/专利权人：南开大学

摘要：本发明公开了一种基于平行接近制导的四旋翼无人机动态接近控制方法，用于控制本机动态接近对方无人机，包括以下步骤：获取如下参数：本机与对方无人机的空间位置、姿态信息、线速度信息、角速度信息；计算由本机指向对方无人机的位置向量；根据平行接近制导公式计算得到所需的平行接近制导率下的期望速度矢量；计算本机四个旋翼的推力；计算本机四个旋翼的实际转速；计算本机四个旋翼对应的四个电机的输出功率；在设定时间间隔后重复前述步骤，完成本机动态接近对方无人机的控制。本发明将平行接近法应用于四旋翼无人机动态接近对方无人机的控制过程中，制导路径更短、追击速度更快、控制精度更高，能够更加精确、快速地接近对方无人机。

主权项：1.一种基于平行接近制导的四旋翼无人机动态接近控制方法，用于控制本机动态接近对方无人机，所述本机为四旋翼无人机且内部安装有PID控制器，其特征在于：所述基于平行接近制导的四旋翼无人机动态接近控制方法包括以下步骤：步骤1、获取如下参数：本机与对方无人机的空间位置、姿态信息、线速度信息、角速度信息，依次记为其中，n＝k＝self，target或k＝self，target，k＝self，target代表本机，k＝self，target代表对方无人机，xn，yn，zn分别表示本机或对方无人机在世界坐标系下的位置，psin，thetan，phin分别表示本机或对方无人机的滚转角、俯仰角、航向角，分别表示本机或对方无人机在世界坐标系下三个方向的线速度，分别表示本机或对方无人机在世界坐标系下三个方向的角速度；步骤2、计算由本机指向对方无人机的位置向量设定一个沿本机和对方无人机之间连线的接近速度vclose，根据以下平行接近制导公式计算得到所需的平行接近制导率下的期望速度矢量 步骤3、定义PID控制器的误差并设定PID控制器的如下参数：kp＝15，kd＝5，ki＝0.0005，使用如下PID控制器公式计算 其中，m为对方无人机的质量，为对方无人机的线加速度，ε为正则化系数，取1e-6；步骤4、设定PID控制器的如下参数：kr＝11，kw＝2.5，记世界坐标系的竖直向量为b1d＝[0，0，1]T，作如下运算：步骤5、按以下公式计算与的各阶导数： 按以下公式计算与的各阶导数： 按以下公式计算的各阶导数： 步骤6、按以下公式计算旋转矩阵R： 步骤7、设定期望旋转矩阵Rd表示到的旋转矩阵，按以下公式计算期望旋转矩阵Rd： 其中， 步骤8、令 按以下公式计算wcj：cj＝RcT×Rc_dot，按以下公式计算wcj：wcj＝RcT×Rc_dot，按以下公式计算按以下公式计算wc_dotj：wc_dotj＝RcT×Rc_ddot-wcj2，按以下公式计算 按以下公式计算erj：按以下公式计算误差角度er： 按以下公式计算按以下公式计算令按以下公式计算期望力矩 其中，J为无人机的转动惯量；步骤9、按以下公式计算本机四个旋翼的推力wxd，x＝1、2、3、4，代表四个旋翼： 其中，cf，cτ分别为本机螺旋桨的拉力系数和转矩系数，l为本机的臂长，表示的二范数；步骤10、求得wxd后，将本机的电机等效成时间常数0.0226的一阶惯性环节，得到本机四个旋翼的实际转速wx，按以下公式计算τx：τx＝cτwx2，按以下公式计算本机四个旋翼对应的四个电机的输出功率Wx：Wx＝τx×wx；步骤11、PID控制器控制本机四个旋翼对应的四个电机分别输出对应的输出功率Wx，并在设定时间间隔后重复所述步骤1-步骤11，完成本机动态接近对方无人机的控制。

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