一种无人机高速电机模组转速控制方法及系统与流程

本发明涉及无人机控制，具体涉及一种无人机高速电机模组转速控制方法及系统。

背景技术：

1、无人机在执行各类任务时，在飞行中会遇到各种复杂环境，例如气流的变化或者自身负载的调整，无人机中的飞行控制系统为抵御外部扰动会向部分高速电机模组发出剧烈减速指令。高速电机模组在被强制快速减速时，会因再生制动效应产生反向电能，并瞬间回馈到无人机内部的共享电源线路上，形成强烈的电压尖峰冲击。由于无人机上的所有高速电机模组都连接在同一条电源线路上，由减速高速电机模组产生的电压尖峰，会同时施加到其他正在执行增稳指令的高速电机模组上。导致电机转速出现不稳定的波动，进而影响推力的输出，使得飞行器的姿态难以保持平稳，甚至可能影响任务的顺利完成。

2、对于正在执行加速指令的高速电机模组而言，接收到的飞行控制指令是提高转速，而现在工作电压又因为电源线路电压的飙升而意外地变得更高。电机转速与输入电压正相关，因此，电源线路电压的尖峰会导致本应平稳提升转速的高速电机模组，出现突然的转速飙升，即非指令性的转速过冲。失控的加速产生过大的反向修正力，不能稳定姿态，反而会使无人机猛烈地向反方向进行过度倾斜。飞行控制系统检测到更剧烈的反向姿态偏差后，又会发出更极端的反向控制指令，从而陷入恶性的振荡循环。难以对高速电机模组进行有效的转速控制，使得无人机在空中剧烈摇摆，姿态无法稳定，出现失控坠毁的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无人机高速电机模组转速控制方法及系统，用于解决无人机在飞行过程中，难以对高速电机模组进行有效的转速控制，电机转速过冲，导致无人机姿态失稳的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无人机高速电机模组转速控制方法，包括：

3、获取无人机在飞行过程中的当前姿态信息、电源线路的瞬时电压信息、无人机中每个高速电机模组的当前运行信息和无人机的当前飞行控制方案；

4、利用所述当前姿态信息、瞬时电压信息和每个当前运行信息，对无人机的当前异常状态进行识别处理，得到无人机的姿态异常信息；其中，所述姿态异常信息包括由电能回馈、正常姿态调整或外部扰动产生的姿态异常信息；

5、基于所述无人机的姿态异常信息，确定无人机的飞行调整方案；

6、利用所述无人机的飞行调整方案，对所述当前飞行控制方案进行调整处理，得到调整后的飞行控制方案；

7、利用调整后的飞行控制方案，对无人机的高速电机模组进行调整处理，以完成对无人机进行飞行控制。

8、进一步地，利用所述当前姿态信息、瞬时电压信息和每个当前运行信息，对无人机的当前异常状态进行识别处理，得到无人机的姿态异常信息的步骤包括：

9、基于所述当前姿态信息，确定当前姿态的异常紧急程度和每个电机转速发生异常的概率值；

10、基于所述瞬时电压信息和每个当前运行信息，确定瞬时电压信息的电压尖峰特征和每个电机的运行状态特征；其中，所述运行状态特征包括当前转速、运行时间和运行频率；

11、利用所述当前姿态的异常紧急程度、概率值、电压尖峰特征和每个电机的运行状态特征，对无人机的当前异常状态进行识别处理，得到无人机的姿态异常信息。

12、进一步地，基于所述当前姿态信息，确定当前姿态的异常紧急程度和每个电机转速发生异常的概率值的步骤包括：

13、对所述当前姿态信息进行信息提取处理，得到当前电源电压和每个电机的转速过冲信息；

14、对所述当前电源电压和每个电机的转速过冲信息分别进行校正处理，得到校正后的当前电源电压和每个电机的转速过冲信息；

15、基于所述校正后的当前电源电压和每个电机的转速过冲信息，确定当前姿态的异常紧急程度和每个电机转速发生异常的概率值。

16、进一步地，基于所述校正后的当前电源电压和每个电机的转速过冲信息，确定当前姿态的异常紧急程度和每个电机转速发生异常的概率值的步骤包括：

17、利用所述校正后的当前电源电压和每个电机的转速过冲信息，对无人机的当前姿态进行异常评估处理，得到当前姿态信息的异常评估值；

18、将所述当前姿态信息的异常评估值与预设紧急程度模型进行匹配，得到当前姿态的异常紧急程度；

19、利用所述当前姿态信息的异常评估值，对每个电机转速的异常状态进行预测，得到每个电机转速发生异常的概率值。

20、进一步地，基于所述瞬时电压信息和每个当前运行信息，确定瞬时电压信息的电压尖峰特征和每个电机的运行状态特征的步骤包括：

21、对所述瞬时电压信息进行电压尖峰检测处理，确定瞬时电压信息的电压尖峰特征；

22、利用所述瞬时电压信息，对所述每个当前运行信息进行状态特征提取处理，得到每个电机的运行状态特征。

23、进一步地，基于所述无人机的姿态异常信息，确定无人机的飞行调整方案的步骤包括：

24、对所述无人机的姿态异常信息进行信息识别处理，得到姿态异常的状态类型和姿态异常的异常等级；

25、基于所述姿态异常的状态类型，确定无人机的调整方案模型；

26、将所述姿态异常的异常等级与无人机的调整方案模型进行方案匹配，得到无人机的飞行调整方案。

27、进一步地，对所述无人机的姿态异常信息进行信息识别处理，得到姿态异常的状态类型和姿态异常的异常等级的步骤包括：

28、对所述无人机的姿态异常信息进行异常类型的识别处理，得到姿态异常的状态类型；

29、基于所述姿态异常的状态类型，确定异常等级指标和异常等级指标的权重；

30、利用所述异常等级指标和异常等级指标的权重，对无人机的姿态异常信息进行异常等级分析，得到姿态异常的异常等级。

31、进一步地，利用所述无人机的飞行调整方案，对所述当前飞行控制方案进行调整处理，得到调整后的飞行控制方案的步骤包括：

32、利用所述无人机的飞行调整方案，对所述当前飞行控制方案进行初步调整处理，得到初步调整方案；

33、利用所述初步调整方案，对无人机的高速电机模组进行模拟调整处理，确定每个电机在减速过程中的电能回馈值和电能回馈的强度；

34、利用所述电能回馈值和电能回馈的强度，对初步调整方案进行方案修正处理，得到调整后的飞行控制方案。

35、进一步地，利用所述初步调整方案，对无人机的高速电机模组进行模拟调整处理，确定每个电机在减速过程中的电能回馈值和电能回馈的强度的步骤包括：

36、利用所述初步调整方案，对无人机的高速电机模组进行模拟调整处理，确定无人机中储能电池的瞬时温度、内阻和荷电状态信息；

37、基于所述储能电池的瞬时温度、内阻和荷电状态信息，确定电池健康度、每个电机在减速过程中的电能回馈初始值和电能回馈的初始强度；

38、利用所述电池健康度，对每个电机在减速过程中的电能回馈初始值和电能回馈的初始强度进行调整，得到每个电机在减速过程中的电能回馈值和电能回馈的强度。

39、本发明还提供一种无人机高速电机模组转速控制系统，该系统包括：

40、信息获取模块，用于获取无人机在飞行过程中的当前姿态信息、电源线路的瞬时电压信息、无人机中每个高速电机模组的当前运行信息和无人机的当前飞行控制方案；

41、信息识别模块，用于利用所述当前姿态信息、瞬时电压信息和每个当前运行信息，对无人机的当前异常状态进行识别处理，得到无人机的姿态异常信息；其中，所述姿态异常信息包括电能回馈、正常姿态调整或外部扰动产生的姿态异常信息；

42、方案确定模块，用于基于所述无人机的姿态异常信息，确定无人机的飞行调整方案；

43、方案调整模块，用于利用所述无人机的飞行调整方案，对所述当前飞行控制方案进行调整处理，得到调整后的飞行控制方案；

44、飞行控制模块，用于利用调整后的飞行控制方案，对无人机的高速电机模组进行调整处理，以完成对无人机进行飞行控制。

45、与现有技术相比，本发明的无人机高速电机模组转速控制方法及系统具有以下优点：

46、本发明通过获取无人机的当前姿态信息、电源线路的瞬时电压信息、高速电机模组的当前运行信息和当前飞行控制方案，并利用这些信息对无人机的当前异常状态进行识别处理，得到姿态异常信息。姿态异常信息涵盖电能回馈、正常姿态调整或外部扰动等多种导致姿态不稳的因素。通过基于姿态异常信息确定飞行调整方案，并对当前飞行控制方案进行调整，最终利用调整后的方案对高速电机模组进行控制。进而能够实时且全面地感知无人机的运行状态和环境变化，精准识别由电能回馈等因素引起的姿态异常，并针对性地生成和修正飞行控制方案。避免在面对电压尖峰和转速过冲时陷入的恶性振荡循环，从而显著提升了无人机的飞行稳定性、安全性和任务成功率。