Verfahren zur Stabilisierung der Orientierung und der Höhe bei einem vorzugsweise personen- oder lasttragenden Multikopter (1) mit mehreren Motoren (5a), bei dem die Ansteuerung der einzelnen Motoren (5a) im Flug fortlaufend durch eine Flugsteuerungseinheit (4) berechnet und entsprechend den Motoren (5a) steuerungstechnisch vorgegeben wird, wozu durch einen Motorallokationsalgorithmus f ausgehend von einem gewünschten Moment τ, einem gewünschten, vorzugsweise durch ein Pilotensignal vorgegebenen Schub s sowie einer Motormatrix M die Ansteuerung der Motoren (5a) berechnet und als Steuerungssignal an den Motoren (5a) bereitgestellt wird, wobei für die Ansteuerung und entsprechende Motorstellgrößen u gilt:u=f(τ,s,M),wobeiA) die einzelnen Motoren (5a) mit einer vorzugsweise diagonal besetzten Matrix P gewichtet werden, sodass gilt:u=f(τ,s,M,P)wobei der Motorallokationsalgorithmus die Ansteuerung u so berechnet, dass die einzelnen Motoren (5a) gemäß der Matrix P je nach Gewichtung einen individuellen Beitrag zu den gewünschten Momenten τ sowie dem Schub s leisten;und/oderB) primäre Motorstellgrößen in Form der Ansteuerung u der Motoren (5a) durch sekundäre Motorstellgrößen uNmodifiziert, vorzugsweise ergänzt, werden, welche sekundäre Motorstellgrößen Nullraumrichtungen darstellen, die die Bedingung0=M⋅uNerfüllen;wobei als Einflussgröße für die Berechnung der Gewichtungsfaktoren für die Matrix P oder die Nullraumrichtungen wenigstens eine der folgenden Einflussgrößen verwendet wird:- eine gemessene Temperatur wenigstens eines den Motoren (5a) zugeordneten elektrischen Energiespeichers (5c);- eine gemessene Temperatur wenigstens eines der Motoren (5a);- eine gemessene Temperatur wenigstens eines den Motoren (5a) zugeordneten elektrischen oder mechanischen Zubehörteils;- eine gemessene oder geschätzte Verformung einer Struktur des Multikopters (1);- eine gemessene oder geschätzte Lärmemission.
A method is provided for stabilizing an orientation and height of a person or load-carrying multicopter with a plurality of motors, wherein the drive of the individual motors in flight is continuously calculated by a flight control unit and correspondingly prescribed to the motors using control technology, for which purpose, based on a desired torque τ, of a desired thrust s preferably prescribed by a pilot signal, and of a motor matrix M, the drive of the motors is calculated by a motor allocation algorithm f and provided as a control signal to the motors, wherein the following applies to the drive and the corresponding motor control variables u: u=f(τ, s, M). The method provides that A) the individual motors are weighted with a preferably diagonally filled matrix P, so that the following applies: u=f(τ, s, M, P), the motor allocation algorithm calculates the drive u such that the individual motors make an individual contribution to the desired forces and torques T and to the thrust s in accordance with the matrix P depending on the weighting; and/or B) zero space orientations with 0=M·uN that do not generate any torques or thrust, and therefore do not influence the flight movement, are used to drive the motors.
Flugsteuerungseinheit und Verfahren zur Flug-Stabilisierung eines personen- oder lasttragenden Multikopters
16.05.2024
Patent
Elektronische Ressource
Deutsch
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