本发明属于无人机控制，尤其涉及一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法及系统。
背景技术：
1、常规六旋翼无人机推力总是垂直于机体，因此具有欠驱动性质，改变位置需要先改变姿态，这一缺点影响了旋翼无人机的发展和应用。为了克服这一缺陷，研究人员提出了一种旋翼可倾转的六旋翼无人机，该类无人机因其推力矢量方向可变而具有全驱动性质，可以实现位姿解耦的轨迹跟踪。然而旋翼倾转需要增加执行器作为倾转机构，执行器的增加使控制分配解的数量明显增多，如何确定控制分配的最优解，提高无人机的飞行效率是一个具有挑战性问题。
2、现有技术中关于可倾转旋翼控制分配策略已有一定研究成果，主要方法有线性化法和数值优化法。线性化法通过将非线性耦合的控制分配矩阵线性化，再通过求取伪逆得到最小二乘解，但这种方法无法考虑执行器饱和约束。数值优化法通过在可行域对控制分配进行数值优化并引入非线性约束条件得到满足饱和约束的可行解，但这种方法需要耗费较多的计算资源，无法实时求解。以上方法都没有考虑控制分配解的存在性，当考虑执行器的饱和约束时，控制器的控制信息需要在一定范围内才存在可行控制分配解。
技术实现思路
1、本发明提供一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法及系统，用于解决可倾转六旋翼无人机在执行器存在饱和时无法正确获得可行控制分配解的问题。
2、第一方面，本发明提供一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法，包括：
3、构建可倾转六旋翼无人机的动力学模型，其中，所述可倾转六旋翼无人机中包含六个可倾转旋翼，一可倾转旋翼包括一旋翼转子和控制旋翼转子绕机臂旋转的一倾转机构；
4、根据所述动力学模型计算与所述可倾转六旋翼无人机对应的控制分配矩阵 ，并对所述控制分配矩阵进行线性化，得到常量控制分配矩阵；
5、根据所述常量控制分配矩阵对执行器约束范围进行投影得到可达控制集，其中，所述可达控制集包括与实时三轴力信息相对应的可达力集以及与实时三轴力矩信息相对应的可达力矩集；
6、分别取所述可达力集和所述可达力矩集中的内接长方体，得到可倾转六旋翼无人机的控制输入可达集，并将获取的可倾转六旋翼无人机的实时控制输入信息限制在所述控制输入可达集中，得到标准控制输入信息，其中，所述实时控制输入信息包括实时三轴力信息和实时三轴力矩信息；
7、根据所述标准控制输入信息与所述常量控制分配矩阵的伪逆得到各个旋翼转子的目标转子转速和各个倾转机构的目标倾转角度组成的最小二乘控制分配解；
8、将所述最小二乘控制分配解中的各个旋翼转子的目标转子转速和各个倾转机构的目标倾转角度分别与最大转速和最大倾转角度进行比较，当超出最大值时进行基于非线性规划方法的控制再分配，得到满足饱和约束条件的最优控制分配解。
9、第二方面，本发明提供一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配系统，包括：
10、构建模块，配置为构建可倾转六旋翼无人机的动力学模型，其中，所述可倾转六旋翼无人机中包含六个可倾转旋翼，一可倾转旋翼包括一旋翼转子和控制旋翼转子绕机臂旋转的一倾转机构；
11、计算模块，配置为根据所述动力学模型计算与所述可倾转六旋翼无人机对应的控制分配矩阵，并对所述控制分配矩阵进行线性化，得到常量控制分配矩阵；
12、投影模块，配置为根据所述常量控制分配矩阵对执行器约束范围进行投影得到可达控制集，其中，所述可达控制集包括与实时三轴力信息相对应的可达力集以及与实时三轴力矩信息相对应的可达力矩集；
13、限制模块，配置为分别取所述可达力集和所述可达力矩集中的内接长方体，得到可倾转六旋翼无人机的控制输入可达集，并将获取的可倾转六旋翼无人机的实时控制输入信息限制在所述控制输入可达集中，得到标准控制输入信息，其中，所述实时控制输入信息包括实时三轴力信息和实时三轴力矩信息；
14、第一求解模块，配置为根据所述标准控制输入信息与所述常量控制分配矩阵的伪逆得到各个旋翼转子的目标转子转速和各个倾转机构的目标倾转角度组成的最小二乘控制分配解；
15、第二求解模块，配置为将所述最小二乘控制分配解中的各个旋翼转子的目标转子转速和各个倾转机构的目标倾转角度分别与最大转速和最大倾转角度进行比较，当超出最大值时进行基于非线性规划方法的控制再分配，得到满足饱和约束条件的最优控制分配解。
16、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法的步骤。
17、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法的步骤。
18、本申请的可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法及系统，能够有效避免控制分配矩阵中非线性部分的影响，提出的控制输入可达集计算方法，能准确有效地计算出控制器的输出值即控制输入范围，以及提出的抗饱和控制分配方法，能准确有效的实时计算出符合执行器饱和约束的最优执行器期望，实现了控制分配过程的抗执行器饱和。
1.一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法，其特征在于，所述常量控制分配矩阵的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法，其特征在于，所述根据所述常量控制分配矩阵对执行器约束范围进行投影得到可达控制集包括：
4.根据权利要求3所述的一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法，其特征在于，所述分别取所述可达力集和所述可达力矩集中的内接长方体，得到可倾转六旋翼无人机的控制输入可达集包括：
5.根据权利要求1所述的一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法，其特征在于，所述最小二乘控制分配解的表达式为：
6.根据权利要求1所述的一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法，其特征在于，所述将所述最小二乘控制分配解中的各个旋翼转子的目标转子转速和各个倾转机构的目标倾转角度分别与最大转速和最大倾转角度进行比较，当超出最大值时进行基于非线性规划方法的控制再分配，得到满足饱和约束条件的最优控制分配解包括：
7.一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配系统，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
