【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機控制，尤其涉及一種四旋翼飛行器的自動控制方法、系統、終端及計算機可讀存儲介質。
技術介紹
1、近年來，四旋翼飛行器的自動控制研究受到越來越多的關注，四旋翼飛行器也稱為四旋翼直升機，是一種有4個螺旋槳且螺旋槳呈十字形交叉的飛行器，可以搭配微型相機錄制空中視頻。但是四旋翼無人機在其動力學特性存在著諸多挑戰，包括欠驅動(指機械系統中自由度的數量少于控制自由度的數量，例如，一個三自由度的機械臂只有兩個控制自由度，就是欠驅動的)、外部干擾和參數的不確定性等問題。
2、現有技術中一般是通過非線性控制方法或自適應滑模方法等方法來實現對四旋翼飛行器的移動軌跡控制，但是這些方法無法實時對四旋翼飛行器因受到外部干擾而導致移動軌跡發生改變的情況進行實時調整，從而導致四旋翼飛行器無法按照期望軌跡完成飛行任務。
3、因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種四旋翼飛行器的自動控制方法、系統、終端及計算機可讀存儲介質，旨在解決現有技術中無法實時對四旋翼飛行器因受到外部干擾而導致移動軌跡發生改變的情況進行實時調整，從而導致四旋翼飛行器無法按照期望軌跡完成飛行任務的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供一種四旋翼飛行器的自動控制方法，所述四旋翼飛行器的自動控制方法包括如下步驟：
3、獲取四旋翼飛行器在預設有限時間窗口內的實際位置數據以及離散目標點，根據所述實際位置數據和所述離散目標點計算所述四旋翼飛
4、獲取四旋翼飛行器的實際姿態數據，并根據所述實際姿態數據和所述期望姿態角度計算所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內的期望角加速度軌跡和角度通道擾動，并根據所述期望角加速度軌跡和所述角度通道擾動得到所述預設有限時間窗口內的期望力矩；
5、根據所述期望推力和所述期望力矩控制所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內按預期望軌跡飛行。
6、可選地，所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其中，所述獲取四旋翼飛行器在預設有限時間窗口內的實際位置數據以及離散目標點，根據所述實際位置數據和所述離散目標點計算所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內的期望加速度軌跡和干擾估計值，并根據所述期望加速度軌跡和所述干擾估計值得到所述預設有限時間窗口內的期望姿態角度和期望推力，具體包括：
7、獲取四旋翼飛行器在預設有限時間窗口內的預期望軌跡，并對所述預期望軌跡進行離散化處理，得到所述預期望軌跡上的多個離散目標點；
8、獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際位置數據以及第一離散目標點，并根據所述第一實際狀態數據和所述第一離散目標點計算所述四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一期望加速度軌跡和干擾估計值；
9、根據所述第一期望加速度軌跡和所述干擾估計值計算所述四旋翼飛行器在所述第一控制周期內的第一期望姿態角度和第一期望推力，并根據所述第一期望姿態角度和所述第一期望推力的計算過程對所述預設有限時間窗口內其余周期對應的期望姿態角度和期望推力進行計算，得到所述預設有限時間窗口內的期望姿態角度和期望推力。
10、可選地，所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其中，所述獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際位置數據以及第一離散目標點，并根據所述第一實際狀態數據和所述第一離散目標點計算所述四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一期望加速度軌跡和干擾估計值，具體包括：
11、獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際位置數據以及第一離散目標點，并對所述第一實際位置數據以及所述第一離散目標點進行多項式函數參數化處理，得到所述第一控制周期內的第一期望加速度軌跡；
12、獲取第二控制周期內的第一控制輸入數據以及實際加速度，并對所述控制輸入數據和所述實際加速度進行求差處理，得到所述第二預設控制周期內的初始干擾估計值；
13、對所述初始干擾估計值進行濾波處理，得到所述干擾估計值。
14、可選地，所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其中，所述根據所述第一期望加速度軌跡和所述干擾估計值計算所述四旋翼飛行器在所述第一控制周期內的第一期望姿態角度和第一期望推力，具體包括：
15、根據所述第一期望加速度軌跡和所述干擾估計值計算所述四旋翼飛行器在所述第一控制周期內按所述預期望軌跡飛行需要的合力，并根據所述合力計算得到所述四旋翼飛行器在所述第一控制周期內按所述預期望軌跡飛行需要第一期望姿態角度和第一期望推力。
16、可選地，所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其中，所述獲取四旋翼飛行器的實際姿態數據，并根據所述實際姿態數據和所述期望姿態角度計算所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內的期望角加速度軌跡和角度通道擾動，并根據所述期望角加速度軌跡和所述角度通道擾動得到所述預設有限時間窗口內的期望力矩，具體包括：
17、獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際姿態數據和第一期望姿態角度，并對所述第一實際姿態數據和所述第一期望姿態角度進行多項式函數參數化處理，得到第一控制周期對應的第一期望角加速度軌跡和角度通道擾動；
18、根據所述第一期望角加速度軌跡和所述角度通道擾動計算所述四旋翼飛行器在第一控制周期內按所述預期望軌跡飛行需要的第一期望力矩，并根據所述第一期望力矩的計算過程對所述預設有限時間窗口內其余周期對應的期望力矩進行計算，得到所述預設有限時間窗口內的期望力矩。
19、可選地，所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其中，所述獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際姿態數據和第一期望姿態角度，并對所述第一實際姿態數據和所述第一期望姿態角度進行多項式函數參數化處理，得到第一控制周期對應的第一期望角加速度軌跡和角度通道擾動，具體包括：
20、獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際姿態數據和第一期望姿態角度，并對所述第一實際姿態數據和所述第一期望姿態角度進行多項式函數參數化處理，得到第一控制周期對應的第一期望角加速度軌跡；
21、獲取四旋翼飛行器在第二控制周期內的第二控制輸入數據以及實際角加速度，并根據所述第二控制輸入數據和所述實際角加速度計算所述四旋翼飛行器在所述第一控制周期內的初始角度通道擾動；
22、對所述初始角度通道擾動進行低通濾波處理，得到所述角度通道擾動。
23、可選地，所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其中，所述根據所述期望推力和所述期望力矩控制所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內按預期望軌跡飛行，具體包括：
24、根據所述期望推力對所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內的實際位置數據進行實時修正，得到位置控制方程，其中，所述位置控制方程用于獲取所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內的實時推力，并將所述實時推本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述四旋翼飛行器的自動控制方法包括：
2.根據權利要求1所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述獲取四旋翼飛行器在預設有限時間窗口內的實際位置數據以及離散目標點，根據所述實際位置數據和所述離散目標點計算所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內的期望加速度軌跡和干擾估計值，并根據所述期望加速度軌跡和所述干擾估計值得到所述預設有限時間窗口內的期望姿態角度和期望推力，具體包括：
3.根據權利要求2所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際位置數據以及第一離散目標點，并根據所述第一實際狀態數據和所述第一離散目標點計算所述四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一期望加速度軌跡和干擾估計值，具體包括：
4.根據權利要求2所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述根據所述第一期望加速度軌跡和所述干擾估計值計算所述四旋翼飛行器在所述第一控制周期內的第一期望姿態角度和第一期望推力，具體包括：
5.根據權利要求3所述的四旋翼飛行器的自動控制方法
6.根據權利要求5所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際姿態數據和第一期望姿態角度，并對所述第一實際姿態數據和所述第一期望姿態角度進行多項式函數參數化處理，得到第一控制周期對應的第一期望角加速度軌跡和角度通道擾動，具體包括：
7.根據權利要求1所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述根據所述期望推力和所述期望力矩控制所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內按預期望軌跡飛行，具體包括：
8.一種四旋翼飛行器的自動控制系統，其特征在于，所述四旋翼飛行器的自動控制系統包括：
9.一種終端，其特征在于，所述終端包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的四旋翼飛行器的自動控制程序，所述四旋翼飛行器的自動控制程序被所述處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的四旋翼飛行器的自動控制方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有四旋翼飛行器的自動控制程序，所述四旋翼飛行器的自動控制程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的四旋翼飛行器的自動控制方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述四旋翼飛行器的自動控制方法包括：
2.根據權利要求1所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述獲取四旋翼飛行器在預設有限時間窗口內的實際位置數據以及離散目標點，根據所述實際位置數據和所述離散目標點計算所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內的期望加速度軌跡和干擾估計值，并根據所述期望加速度軌跡和所述干擾估計值得到所述預設有限時間窗口內的期望姿態角度和期望推力，具體包括：
3.根據權利要求2所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述獲取四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一實際位置數據以及第一離散目標點，并根據所述第一實際狀態數據和所述第一離散目標點計算所述四旋翼飛行器在第一控制周期內的第一期望加速度軌跡和干擾估計值，具體包括：
4.根據權利要求2所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述根據所述第一期望加速度軌跡和所述干擾估計值計算所述四旋翼飛行器在所述第一控制周期內的第一期望姿態角度和第一期望推力，具體包括：
5.根據權利要求3所述的四旋翼飛行器的自動控制方法，其特征在于，所述獲取四旋翼飛行器的實際姿態數據，并根據所述實際姿態數據和所述期望姿態角度計算所述四旋翼飛行器在所述預設有限時間窗口內的期望角加速度軌跡和角度...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李清泉，劉洲，于文率，田春寶，鐘小容，
申請(專利權)人：人工智能與數字經濟廣東省實驗室深圳，
類型：發明
國別省市：
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