一种舵机驱动扑翼飞行器的转向控制方法及系统与流程

本发明涉及扑翼飞行器，尤其涉及一种舵机驱动扑翼飞行器的转向控制方法及系统。

背景技术：

1、扑翼飞行器是一类重要的仿生飞行器，与固定翼飞行器和旋翼飞行器相比，扑翼飞行器具有气动噪声小、机动灵活性强、仿生隐蔽性好等优点，根据翼展大小可以大致分为大型扑翼飞行器、微型扑翼飞行器等，大中型飞行器因其较大的翼展和较高的载荷，有更广阔的应用前景。但目前大型扑翼飞行器多采用传统的电机齿轮组驱动，机械结构复杂，自重较重，转向不灵敏、操纵较困难，不利于扑翼飞行器的推广。采用舵机驱动的扑翼机动力组轻便、自重较轻，但是多依赖于尾翼调整方向，需要较大的转弯半径，缺乏灵活的转向能力，不适用于无尾翼系统。

技术实现思路

1、本发明提供了一种舵机驱动扑翼飞行器的转向控制方法及系统，以解决现有舵机驱动的扑翼飞行器转向不够灵敏、依赖尾翼的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种舵机驱动扑翼飞行器的转向控制方法，包括：

3、接收转向控制指令；其中，所述转向控制指令包括第一倾斜角信息与第一幅值信息；

4、解析所述转向控制指令，得到对应的第一倾斜角与第一幅值；其中，所述第一倾斜角为第一翅翼的扑动角的角平分线与水平线所形成的夹角；所述第一幅值为第一翅翼以扑动角的角平分线为基准向上或向下扑动的幅值；所述第一翅翼为扑翼飞行器的左翼或右翼；

5、根据所述第一倾斜角和第一幅值，计算得到第一下扑角和第一上扑角；其中，所述第一下扑角为第一翅翼下扑至最低点时与水平线所形成的夹角；所述第一上扑角为第一翅翼上扑至最高点时与水平线所形成的夹角；

6、根据所述第一下扑角和所述第一上扑角，生成第一脉冲宽度调制信号；

7、根据所述第一脉冲宽度调制信号，控制第一翅翼扑动。

8、作为优选方案，所述舵机驱动扑翼飞行器的转向控制方法，还包括：

9、根据所述第一倾斜角，确定第二倾斜角；其中，所述第二倾斜角为第二翅翼的扑动角的角平分线与水平线所形成的夹角；

10、根据所述第二倾斜角以及所述第一幅值，确定第二幅值；其中，所述第二幅值为第二翅翼以扑动角的角平分线为基准向上或向下扑动的幅值；当所述第一翅翼为扑翼飞行器的左翼时，所述第二翅翼为扑翼飞行器的右翼；否则，第二翅翼为扑翼飞行器的左翼；

11、根据所述第二倾斜角和第二幅值，计算得到第二下扑角和第二上扑角；其中，所述第二下扑角为第二翅翼下扑至最低点时与水平线所形成的夹角；所述第二上扑角为第二翅翼上扑至最高点时与水平线所形成的夹角；

12、根据所述第二下扑角和所述第二上扑角，生成第二脉冲宽度调制信号；

13、根据所述第二脉冲宽度调制信号，控制第二翅翼扑动。

14、作为优选方案，所述根据所述第一倾斜角和第一幅值，计算得到第一下扑角和第一上扑角，包括：

15、根据所述第一倾斜角的大小与方向，确定第一倾斜角的数值；其中，所述第一倾斜角的方向以水平边为基准，如果第一倾斜角的非水平边低于水平边则为负方向，否则为正方向；

16、根据第一下扑角度计算公式计算第一下扑角的数值；根据第一上扑角度计算公式计算第一上扑角的数值；

17、根据所述第一下扑角的数值确定第一下扑角；根据所述第一上扑角的数值确定第一上扑角；

18、其中，所述第一下扑角度计算公式为：

19、第一下扑角的数值＝第一倾斜角-第一幅值；

20、所述第一上扑角度计算公式为：

21、第一上扑角的数值＝第一倾斜角+第一幅值。

22、作为优选方案，所述根据所述第一下扑角和所述第一上扑角，生成第一脉冲宽度调制信号，包括：

23、根据所述第一下扑角和所述第一上扑角，按照预设的角度值与脉冲宽度调制信号对应关系，确定脉冲宽度调制信号。

24、作为优选方案，所述根据所述第一倾斜角，确定第二倾斜角，包括：

25、根据所述第一倾斜角，确定第一翅翼的扑动角的角平分线；

26、根据所述第一翅翼的扑动角的角平分线，确定第二翅翼的扑动角的角平分线；

27、根据所述第二翅翼的扑动角的角平分线，确定第二倾斜角。

28、作为优选方案，所述根据所述第二倾斜角以及所述第一幅值，确定第二幅值，包括：

29、根据所述第二倾斜角的方向确定第二幅值计算公式；

30、根据所述第一幅值，按照所述第二幅值计算公式计算第二幅值；

31、其中，所述第二倾斜角的方向以水平边为基准，如果非水平边低于水平边则为负方向，否则为正方向；

32、所述根据所述第二倾斜角的方向确定第二幅值计算公式，包括：

33、如果所述第二倾斜角的方向为正方向，则第二幅值计算公式为：

34、第二幅值＝第一幅值-预设幅值差；

35、如果所述第二倾斜角的方向为负方向，则第二幅值计算公式为：

36、第二幅值＝第一幅值+预设幅值差。

37、作为优选方案，所述根据所述第二倾斜角和第二幅值，计算得到第二下扑角和第二上扑角，包括：

38、根据所述第二倾斜角的大小与方向，确定第二倾斜角的数值；其中，所述第二倾斜角的方向以水平边为基准，如果第二倾斜角的非水平边低于水平边则为负方向，否则为正方向；

39、根据第二下扑角度计算公式计算第二下扑角的数值；根据第二上扑角度计算公式计算第二上扑角的数值；

40、根据所述第二下扑角的数值确定第二下扑角；根据所述第二上扑角的数值确定第二上扑角；

41、其中，所述第二下扑角度计算公式为：

42、第二下扑角的数值＝第二倾斜角-第二幅值；

43、所述第二上扑角度计算公式为：

44、第二上扑角的数值＝第二倾斜角+第二幅值。

45、作为优选方案，所述根据所述第二下扑角和所述第二上扑角，生成第二脉冲宽度调制信号，包括：

46、根据所述第二下扑角和所述第二上扑角，按照预设的角度值与脉冲宽度调制信号对应关系，确定脉冲宽度调制信号。

47、本发明实施例还提供了一种舵机驱动扑翼飞行器的转向控制系统，包括：信号接收机、飞控板以及第一舵机；

48、所述信号接收机，用于接收转向控制指令并将所述转向控制指令转发至所述飞控板；其中，所述转向控制指令包括第一倾斜角信息与第一幅值信息；

49、所述飞控板，用于：

50、接收所述转向控制指令；

51、解析所述转向控制指令，得到对应的第一倾斜角与第一幅值；

52、根据所述第一倾斜角和第一幅值，计算得到第一下扑角和第一上扑角；

53、根据所述第一下扑角和所述第一上扑角，生成第一脉冲宽度调制信号并将所述第一脉冲宽度调制信号传输至所述舵机；

54、其中，所述第一倾斜角为第一翅翼的扑动角的角平分线与水平线所形成的夹角；所述第一幅值为第一翅翼以扑动角的角平分线为基准向上或向下扑动的幅值；所述第一翅翼为扑翼飞行器的左翼或右翼；所述第一下扑角为第一翅翼下扑至最低点时与水平线所形成的夹角；所述第一上扑角为第一翅翼上扑至最高点时与水平线所形成的夹角；

55、所述第一舵机，用于接收所述第一脉冲宽度调制信号并根据所述第一脉冲宽度调制信号，控制第一翅翼扑动。

56、作为优选方案，所述舵机驱动扑翼飞行器的转向控制系统，还包括：第二舵机；

57、所述飞控板，还用于：

58、根据所述第一倾斜角，确定第二倾斜角；

59、根据所述第二倾斜角以及所述第一幅值，确定第二幅值；

60、根据所述第二倾斜角和第二幅值，计算得到第二下扑角和第二上扑角；

61、根据所述第二下扑角和所述第二上扑角，生成第二脉冲宽度调制信号并将所述第二脉冲宽度调制信号传输至所述舵机；

62、其中，所述第二倾斜角为第二翅翼的扑动角的角平分线与水平线所形成的夹角；所述第二幅值为第二翅翼以扑动角的角平分线为基准向上或向下扑动的幅值；当所述第一翅翼为扑翼飞行器的左翼时，所述第二翅翼为扑翼飞行器的右翼；否则，第二翅翼为扑翼飞行器的左翼；所述第二下扑角为第二翅翼下扑至最低点时与水平线所形成的夹角；所述第二上扑角为第二翅翼上扑至最高点时与水平线所形成的夹角；

63、所述第二舵机，用于接收所述第二脉冲宽度调制信号并根据所述第二脉冲宽度调制信号，控制第二翅翼扑动。

64、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

65、本发明公开了一种舵机驱动扑翼飞行器的转向控制方法及系统，所述方法包括：接收转向控制指令；其中，所述转向控制指令包括第一倾斜角信息与第一幅值信息；解析所述转向控制指令，得到对应的第一倾斜角与第一幅值；其中，所述第一倾斜角为第一翅翼的扑动角的角平分线与水平线所形成的夹角；所述第一幅值为第一翅翼以扑动角的角平分线为基准向上或向下扑动的幅值；所述第一翅翼为扑翼飞行器的左翼或右翼；根据所述第一倾斜角和第一幅值，计算得到第一下扑角和第一上扑角；其中，所述第一下扑角为第一翅翼下扑至最低点时与水平线所形成的夹角；所述第一上扑角为第一翅翼上扑至最高点时与水平线所形成的夹角；根据所述第一下扑角和所述第一上扑角，生成第一脉冲宽度调制信号；根据所述第一脉冲宽度调制信号，控制第一翅翼扑动。本发明通过接收转向控制指令并对其进行解析生成脉冲宽度调制信号，在通过脉冲宽度调制信号控制翅翼的扑动行为。所述脉冲调制信号可以对翅翼扑动角度的朝向与幅度进行控制，使得左右翅翼升力不同，比如，若左翼当扑动角度朝向下时，升力增大，或者左翼相较于右翼扑动角度的幅度较大，则扑动速度较快，由非定常空气动力学种的条带理论可知，若扑动速度较快，则升力较大。通过创造某一翅翼的升力增大的条件，使得左右升力的不同，进而使得翅翼倾斜，升力将映射出分力提供向右的转向力，于是不依靠尾翼便可实现对扑翼飞行器的转向控制，提高了扑翼飞行器转向的灵活性。