1.一种基于PID的飞行器自动控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据四轴飞行器每个轴的目标速度和实时速度,得到速度差;
S2、在速度差均值大于正阈值时,则采用升速控制模型对四轴飞行器每个轴进行控制;
S3、在速度差均值小于负阈值时,则采用降速控制模型对四轴飞行器每个轴进行控制;
S4、在速度差均值位于正阈值和负阈值之间时,则采用比例PID控制模型对四轴飞行器每个轴进行控制;
所述S2中升速控制模型为:
,
其中,uup,k为第k次升速控制过程的执行量,uup,k‑1为第k‑1次升速控制过程的执行量,△uup,k为第k次升速控制过程的调整量;
所述第k次升速控制过程的调整量△uup,k的表达式为:,
,
其中,Et为第t时刻的速度差均值,et为第t时刻的速度差,et‑1为第t‑1时刻的速度差,et‑2为第t‑2时刻的速度差,arctan为反正切函数,Cup,k为第k次升速控制过程的补偿量;
所述第k次升速控制过程的补偿量Cup,k的表达式为:,
其中,arccot为反余切函数,exp为以自然常数为底的指数函数,Eo为初始速度差均值,Et为第t时刻的速度差均值;
所述S3中降速控制模型为:
,
其中,udown,k为第k次降速控制过程的执行量,udown,k‑1为第k‑1次降速控制过程的执行量,△udown,k为第k次降速控制过程的调整量;
所述第k次降速控制过程的调整量△udown,k的表达式为:,
,
其中,Et为第t时刻的速度差均值,et为第t时刻的速度差,et‑1为第t‑1时刻的速度差,et‑2为第t‑2时刻的速度差,arctan为反正切函数,Cdown,k为第k次降速控制过程的补偿量;
所述第k次降速控制过程的补偿量Cdown,k的表达式为:,
其中,arccot为反余切函数,exp为以自然常数为底的指数函数,Eo为初始速度差均值,Et为第t时刻的速度差均值,| |为绝对值运算。
2.根据权利要求1所述的基于PID的飞行器自动控制方法,其特征在于,所述S4中比例PID控制模型包括:第一PID控制单元、第二PID控制单元、第三PID控制单元和比例单元;
所述第一PID控制单元用于根据速度差均值,计算第一执行量;
所述第二PID控制单元用于根据速度差均值,计算第二执行量;
所述第三PID控制单元用于根据速度差均值,计算第三执行量;
所述比例单元用于根据第一执行量、第二执行量和第三执行量,计算比例执行量。
3.根据权利要求2所述的基于PID的飞行器自动控制方法,其特征在于,所述第一PID控制单元、第二PID控制单元和第三PID控制单元的表达式均为:,
其中,yt为第一PID控制单元、第二PID控制单元或第三PID控制单元的执行量,KP为比例系数,KI为积分系数,KD为微分系数,Et为第t时刻的速度差均值,Em为第m时刻的速度差均值,Et‑1为第t‑1时刻的速度差均值,t和m为时刻的编号,三个PID控制单元的比例系数KP均不同,三个PID控制单元的积分系数KI均不同,三个PID控制单元的微分系数KD均不同;
所述比例单元的表达式为:
,
其中,ut为比例单元第t时刻输出的比例执行量,α为第一执行量y1t的权重系数,β为第二执行量y2t的权重系数,γ为第三执行量y3t的权重系数。
4.根据权利要求3所述的基于PID的飞行器自动控制方法,其特征在于,所述权重系数α、β和γ的获取过程包括以下步骤:A1、设定权重系数α初值为1、β初值为1和γ初值为1;
A2、统计比例PID控制模型的实际收敛时间,其中,实际收敛时间为进入步骤S4后,采用比例PID控制模型对四轴飞行器每个轴进行控制,直到达到目标速度的时间;
A3、判断实际收敛时间是否小于目标时间,若是,则结束,若否,则跳转至步骤A4;
A4、根据实际收敛时间,调整权重系数α、β或γ,并跳转至步骤A2;
所述A4中调整权重系数α、β或γ的公式为:,
其中,w为调整后的权重系数α、β或γ,T为实际收敛时间,To为目标时间,exp为以自然常数为底的指数函数。