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申请/专利权人：广东工业大学

摘要：本发明适用于无人机领域，提供了一种四旋翼无人机的全姿态控制方法。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：稳定性更好，不存在使用欧拉角时会出现的极点或数值漂移的问题，通过对数值进行的稳定，保证了控制时的稳定性；健壮性更强，可以适应所有姿态的刚体运行控制情形，无姿态控制的限制，对大多数的大角度机动和极点附件的运动，不会出现控制失效的问题；计算更快速且易于优化，相对于现有的欧拉角方案，三角函数等需要迭代的运算的使用频次低，也并非关键步骤，易于通过近似进行优化。

主权项：1.一种四旋翼无人机的全姿态控制方法，其特征在于，所述全姿态控制方法包括以下步骤：S1、获取所述四旋翼无人机的目标姿态，对所述目标姿态进行预处理，得到预处理目标姿态；S2、通过对所述预处理目标姿态进行计算，得到期望姿态；通过对所述期望姿态进行计算，得到所述四旋翼无人机的旋转方向和旋转角度；S3、获取所述四旋翼无人机的角速度原始值；S4、通过对所述角速度原始值进行计算，得到角速度增益系数；S5、通过对所述角速度增益系数进行调整，得到所述四旋翼无人机的期望角速度；S6、通过PID控制器跟踪所述期望角速度，得到目标力矩；S7、根据所述目标力矩对所述四旋翼无人机的姿态进行控制；步骤S1中，所述预处理目标姿态的计算公式如下： ；其中，表示所述预处理目标姿态，表示四元数的乘法，表示所述四旋翼无人机无姿态变化时的四元数姿态，表示所述四旋翼无人机姿态控制时的四元数姿态；步骤S2中，所述旋转方向的计算公式如下： ； ；其中，表示所述旋转方向，、和分别表示旋转向量在、和轴的分量大小，表示所述期望姿态，均表示所述期望姿态的内部数值；步骤S2中，所述旋转角度的计算公式如下： 其中，表示预设常数，表示所述旋转角度；步骤S3中，所述角速度原始值的计算公式如下： 其中，表示常数，用于消除极点，表示所述角速度原始值，均表示所述预处理目标姿态的内部数值；步骤S4中，得到所述角速度增益系数的计算公式如下： 其中，表示所述角速度增益系数，分别表示在、和轴上所需的控制预期角速度；步骤S5中，得到所述期望角速度的计算公式如下： 其中，表示所述期望角速度；步骤S6中，得到所述目标力矩的计算公式如下： 其中，表示所述目标力矩，表示角速度跟踪方法，表示估计得到的角速度。

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