上海交通大学谢威获国家专利权
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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利一种旋翼无人机集群协同吊运点质量载荷的鲁棒控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116300466B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310313611.0,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权一种旋翼无人机集群协同吊运点质量载荷的鲁棒控制方法是由谢威;王言虎;杨子樱;张卫东;余甘;金洁;张宏宇设计研发完成,并于2023-03-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种旋翼无人机集群协同吊运点质量载荷的鲁棒控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种旋翼无人机集群协同吊运点质量载荷的鲁棒控制方法,包括以下步骤:基于拉格朗日力学及汉密尔敦原理建立包含扰动的四旋翼无人机集群协同吊运系统的动力学模型;基于动力学模型,使用反步法构建协同吊运点质量载荷鲁棒控制器,依次对载荷位置、缆绳方向以及无人机姿态进行控制,同时,引入饱和函数确保旋翼无人机推力相对于载荷位置误差和速度误差是有界的,引入扰动估计量并嵌入到每个旋翼无人机的控制输入,并通过投影函数确定对扰动估计量的更新方法,得到期望的推力和无人机的角速度,控制点质量载荷在存在扰动的情况下稳定运动。与现有技术相比,本发明的鲁棒性强,确保了干扰环境下载荷能够高精准的追踪预定轨迹。
本发明授权一种旋翼无人机集群协同吊运点质量载荷的鲁棒控制方法在权利要求书中公布了:1.一种旋翼无人机集群协同吊运点质量载荷的鲁棒控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:基于拉格朗日力学及汉密尔敦原理建立包含扰动的四旋翼无人机集群协同吊运系统的动力学模型,所述系统中旋翼无人机和点质量载荷之间通过非弹性缆绳连接; S2:基于所述动力学模型,使用反步法构建协同吊运点质量载荷鲁棒控制器,依次对载荷位置、缆绳方向以及无人机姿态进行控制,同时,引入饱和函数确保旋翼无人机推力相对于载荷位置误差和速度误差是有界的,引入扰动估计量并嵌入到每个旋翼无人机的控制输入,并通过投影函数确定对扰动估计量的更新方法,从而得到期望的推力和无人机的角速度,控制点质量载荷在存在扰动的情况下稳定运动; 所述点质量载荷的模型为一个二自由度的质点; 所述S1包括以下步骤: S11:考虑个n与各个无人机质心连接的体坐标系{Bi},将第i个四旋翼无人机的位置和速度表示为pi、vi;第i个四旋翼无人机的姿态和角速度为Ωi;负载的位置和速度为pLvL;第i根缆绳的方向和角速度为qi、ωi,绳长为li;多机协同吊载系统的运动学方程为: 第i个无人机和负载之间的位置关系以及速度关系为: pi=pL-liqi vi=vL-liSωiqi S12:确定系统的总动能和重力势能: 其中,mi为第i个无人机的质量; S13:确定整个吊载系统的拉格朗日力学: S14:忽略式四旋翼旋转动能,整个系统分别受到旋翼的推力fi=-TiRic3以及负载和无人机分别受到的有上限未知常量外部扰动dL、di,这些力所做的虚功为: 其中,δpi和δpL是第i个无人机和负载的任意虚位移; 由达朗贝尔原理得到系统的动力学满足: 使用分部积分法推导得到以下的欧拉-拉格朗日方程: S15:确定系统的动力学模型: 其中,是一个对称正定矩阵。
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