技术摘要：
本发明提供了一种飞行器控制方法，包括：基于飞行器的目标状态，获得目标状态的跟踪值和微分跟踪值；基于飞行器的当前状态，获得当前状态的观测值和微分观测值；基于目标状态的跟踪值和微分跟踪值，以及当前状态的观测值和微分观测值，获得飞行器的目标状态和当前状态  全部
背景技术：
现有技术中，无论是消费级的还是行业级的飞行器(例如无人机)大多数都是采用 传统的串级pid控制方法来实现位移与姿态控制，但是传统的串级pid控制方法存在比较严 重的几个问题，①是面对瞬态响应会存在超调，②是达到稳态后，即便有积分控制也难以实 现较小误差，③是无法解决外部扰动，一旦出现扰动会面临炸机的危险。这些问题针对实际 应用的飞行器都是比较常见的问题，很多应用场景也会对这些问题与控制器进行考验，传 统的串级pid很难经受住诸多的考验。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种飞行器控制方法、飞行 器控制装置、电子设备及可读存储介质。 根据本发明的一个方面，一种飞行器控制方法，包括：基于飞行器的目标状态，获 得目标状态的跟踪值和微分跟踪值；基于飞行器的当前状态，获得当前状态的观测值和微 分观测值；基于目标状态的跟踪值和微分跟踪值，以及当前状态的观测值和微分观测值，获 得飞行器的目标状态和当前状态的误差；以及基于误差，获得飞行器的状态控制量。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态的微分跟踪值包括一阶微分跟踪值 和/或二阶微分跟踪值；当前状态的微分观测值包括一阶微分观测值和/或二阶微分观测 值。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态的微分跟踪值包括一阶微分跟踪值； 当前状态的微分观测值包括一阶微分观测值。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态的微分跟踪值包括一阶微分跟踪值和 二阶微分跟踪值；当前状态的微分观测值包括一阶微分观测值和二阶微分观测值。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态包括目标位移和目标姿态角。 根据本发明的至少一个实施方式，目标姿态角包括目标横滚角、目标俯仰角和目 标偏航角。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态的跟踪值和微分跟踪值包括：目标位 移跟踪值、目标姿态角跟踪值、目标位移速度跟踪值和目标姿态角速度跟踪值。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态的跟踪值和微分跟踪值包括：目标位 移跟踪值、目标姿态角跟踪值、目标位移速度跟踪值、目标姿态角速度跟踪值、目标位移加 速度跟踪值、目标姿态角加速度跟踪值。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态的跟踪值和微分跟踪值包括：目标位 移跟踪值、目标偏航角跟踪值、目标横滚角跟踪值、目标俯仰角跟踪值、目标位移速度跟踪 5 CN 111580534 A 说　明　书 2/12 页 值、目标横滚角速度跟踪值、目标俯仰角速度跟踪值和目标偏航角速度跟踪值。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态包括目标位移和目标偏航角。 根据本发明的至少一个实施方式，目标状态的跟踪值和微分跟踪值包括：目标位 移跟踪值、目标偏航角跟踪值、目标位移速度跟踪值和目标偏航角速度跟踪值。 根据本发明的至少一个实施方式，当前状态包括当前位移和当前姿态角。 根据本发明的至少一个实施方式，当前姿态角包括当前横滚角、当前俯仰角和当 前偏航角。 根据本发明的至少一个实施方式，当前状态的观测值和微分观测值包括：当前位 移观测值、当前姿态角观测值、当前位移速度观测值、当前姿态角速度观测值、当前位移加 速度观测值、当前姿态角加速度观测值。 根据本发明的至少一个实施方式，飞行器的状态控制量包括高度控制量、水平位 移控制量和姿态角控制量。 根据本发明的至少一个实施方式，高度控制量通过以下公式获得： U1＝m(z5 g α5(z6-α5z5) α6z6)/(cosφcosθ) 其中，U1为高度控制量，m为飞行器质量，g为重力加速度，α5～α6分别为可调且为正 的参数，φ为横滚角，θ为俯仰角； z5＝zd1-z1 z6＝zd2 α5z5-z2； 其中，z1和z2分别为飞行器当前状态的Z方向当前位移观测值和Z方向当前位移速 度观测值；zd1和zd2分别为飞行器目标状态的Z方向目标位移跟踪值和Z方向目标位移速度 跟踪值。 根据本发明的至少一个实施方式，水平位移控制量通过以下公式获得： ux＝m(z1 α1(z2-α1z1) α2z2)/U1 uy＝m(z3 α3(z4-α3z3) α4z4)/U1 其中，ux为X方向控制量，uy为Y方向控制量； z1＝xd1-x； z2＝xd2 α1z1-u； z3＝yd1-y； z4＝yd2 α3z3-v； 其中，u为飞行器在X方向的当前速度，v为飞行器在Y方向的当前速度；α1～α4分别 为可调且为正的参数；x为飞行器当前状态的X方向当前位移观测值，y为飞行器当前状态的 Y方向当前位移观测值；xd1和xd2分别为飞行器目标状态的X方向目标位移跟踪值和X方向 目标位移速度跟踪值；yd1和yd2分别为飞行器目标状态的Y方向目标位移跟踪值和Y方向目 标位移速度跟踪值。 根据本发明的至少一个实施方式，姿态角控制量通过以下公式获得： 6 CN 111580534 A 说　明　书 3/12 页 a1～a5为中间控制参数；b1～b3为中间控制参数；α7～α12分别为可调且为正的参 数； Z7～Z12通过下列各式获得： z7＝phid1-phi； z8＝phid2 α7z7-phi2； z9＝thetad1-theta； z10＝thetad2 α9z9-theta2； z11＝psid1-psi； z12＝psid2 α11z11-psi2； 其中，phid1为飞行器目标状态的横滚角跟踪值，phi为飞行器当前状态的横滚角 观测值，phid2为飞行器目标状态的横滚角速度跟踪值，phi2为飞行器当前状态的横滚角速 度观测值，thetad1为飞行器目标状态的俯仰角跟踪值，theta为飞行器当前状态的俯仰角 观测值，thetad2为飞行器目标状态的俯仰角速度跟踪值，theta2为飞行器当前状态的俯仰 角速度观测值，psid1为飞行器目标状态的偏航角跟踪值，psi为飞行器当前状态的偏航角 观测值，psid2为飞行器目标状态的偏航角速度跟踪值，psi2为飞行器当前状态的俯仰角速 度观测值。 根据本发明的另一方面，一种无人机控制装置，包括： 跟踪微分器，跟踪微分器基于飞行器的目标状态，获得所述目标状态的跟踪值和 微分跟踪值； 扩张状态观测器，扩张状态观测器基于飞行器的当前状态，获得所述当前状态的 观测值和微分观测值；以及 Backstepping控制器，Backstepping控制器基于目标状态的跟踪值和微分跟踪 值，以及当前状态的观测值和微分观测值，获得飞行器的目标状态和当前状态的误差，基于 所述误差，获得飞行器的状态控制量。 根据本发明的又一方面，一种电子设备，包括：存储器，存储器存储计算机执行指 令；以及处理器，处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器执行上述的方法。 根据本发明的再一方面，一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机执行 指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述的方法。 附图说明 附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理， 其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本 说明书的一部分。 图1是根据本发明一个实施方式的飞行器控制方法的示意性流程图。 图2是根据本发明又一个实施方式的飞行器控制方法的示意性流程图。 图3是根据本发明又一个实施方式的飞行器控制方法的示意性流程图。 图4是根据本发明一个实施方式的飞行器控制装置的示意性框图。 图5是根据本发明的一个实施方式的飞行器控制方法BTE与传统pid控制方法的三 7 CN 111580534 A 说　明　书 4/12 页 维位移跟踪对比示意图。 图6是根据本发明的一个实施方式的飞行器控制方法BTE与传统pid控制方法的三 维轨迹跟踪对比示意图。 图7是根据本发明的一个实施方式的飞行器控制方法BTE与传统pid控制方法的姿 态角跟踪对比示意图。 图8是根据本发明的一个实施方式的飞行器控制方法BTE与传统pid控制方法的控 制输入跟踪对比示意图。 图9是图7的部分放大示意图。 图10是图8的部分放大示意图。 图11是根据本发明一个实施方式的电子设备的示意性视图。