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申请/专利权人：杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院);台州学院

摘要：本发明涉及四旋翼无人机姿态控制技术领域，尤其涉及一种考虑动力多点退化的四旋翼无人机容错控制方法。本发明考虑到了无人机因动力多点退化导致的飞行姿态失稳的问题，通过建立旋翼健康状态与系统动力学响应之间的物理模型，通过主动调节旋翼动力输出组合这类容错措施，在不增加硬件的前提下，能够有效调整飞行姿态，保障无人机平稳降落。本发明弥补了现有被动式容错方法未考虑多点退化这类故障场景的不足，同时避免了硬件冗余导致的体积和重量的增加，对于提高无人机飞行安全具有显著的效果。

主权项：1.一种考虑动力多点退化的四旋翼无人机容错控制方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：S1：读取旋翼退化状态，设定单个旋翼的健康系数以及推力最大值Tmax，i=1，2，3，4，并以此构建四个旋翼的健康状态矩阵；S2：代入旋翼健康状态矩阵，构建考虑动力退化的四旋翼无人机系统动力学模型；S3：设定退化发生后容错控制介入时间t1，计算无人机受动力多点退化影响持续t1时间后的动力学响应Xdegt1，作为容错控制的初始状态；S4：提取X、Y、Z三个方向位移量的均方根值，i=x，y，z；以此计算加权平均下的RMSE值，用来评估四旋翼无人机在持续t1时间后的状态；S5：定义推力增量，从四个旋翼当前可控的推力范围内选取各自的推力向量，从四个旋翼推力向量中各取一个元素形成推力候选组合，并通过枚举形成推力候选集；S6：定义每次控制调节时间增量，将推力候选集中的各个组合分别代入步骤S2构建的系统动力学模型中，计算不同推力候选组合下无人机经历控制时间后的动力学响应，从中搜寻候选组合中RMSE值最小对应的推力组合，作为该时间段内的最优推力组合；S7：记录经历后的系统动力响应，作为下一阶段控制调节时间下动力学模型求解的初始状态，重新进入步骤S6，直至无人机恢复平稳运行或安全落地；所述步骤S2中所述考虑动力退化的四旋翼无人机系统动力学模型表示为： ；式中： 为四旋翼无人机在X、Y、Z方向的位移； 为四旋翼无人机在X、Y、Z方向的速度； 为初始机体坐标的单位向量； 为机体角速度向量； g为重力加速度； m为无人机质量；Reb为机体坐标转换到地面坐标的旋转矩阵； 为推力系数，为反力矩系数；di为第i个旋翼到机体重心的距离； 为各个旋翼的推力，,i=1，2，3，4； 为机体转向惯量矩阵。

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