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哈尔滨工业大学曾祎获国家专利权

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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利一种基于高阶全驱系统的非平面六旋翼无人机物流容错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:CN119916834B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31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:202510063320.X,技术领域涉及:G05D1/495;该发明授权一种基于高阶全驱系统的非平面六旋翼无人机物流容错控制方法是由曾祎;仝瑞志;王润泽;高亚斌;张汕璠;史颜魁设计研发完成,并于2025-01-15向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于高阶全驱系统的非平面六旋翼无人机物流容错控制方法在说明书摘要公布了:一种基于高阶全驱系统的非平面六旋翼无人机物流容错控制方法,本发明涉及无人机控制领域,具体涉及基于高阶全驱系统的非平面六旋翼无人机物流容错控制方法。本发明的目的是为了解决非平面六旋翼无人机在运送快递途中,出现执行器故障而导致快递不能送达的问题。过程为:步骤一、建立考虑非完全失效的执行器故障模型;获得携带非对称载荷的非平面六旋翼无人机的故障模型;步骤二、建立二阶全驱系统;引入非线性积分项和可变参数形成新的滑模面;得到无人机不发生故障时无人机的输入u;反解得到执行器的理想控制输入U;计算u和U之间的偏差作为无人机发生故障后的补偿,基于无人机发生故障后的补偿得到补偿后的控制律,补偿后的控制律即为控制器。

本发明授权一种基于高阶全驱系统的非平面六旋翼无人机物流容错控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于高阶全驱系统的非平面六旋翼无人机物流容错控制方法,其特征在于:所述方法具体过程为: 步骤一、建立考虑非完全失效的执行器故障模型;获得考虑故障的携带非对称载荷的非平面六旋翼无人机的故障模型; 步骤二、基于步骤一建立的携带非对称载荷的非平面六旋翼无人机的故障模型,设计控制器;具体过程为: 步骤二一、建立二阶全驱动系统; 步骤二二、引入一个非线性积分项He和可变参数kD,形成一个新的滑模面s; 步骤二三、基于二阶全驱动系统和新的滑模面s,得到积分滑模的控制律; 步骤二四、李雅普诺夫稳定性证明; 步骤二五、基于考虑非完全失效的故障模型和积分滑模的控制律,得到执行器的理想控制输入U;基于执行器的理想控制输入U得到无人机不发生故障时无人机的输入u; 步骤二六、基于二阶全驱动系统和执行器故障模型,反解得到执行器效率损失后的控制输入Ur,根据执行器故障模型,得到执行器的理想控制输入U; 步骤二七、计算步骤二五得到的无人机不发生故障时无人机的输入的u和步骤二六得到的执行器的理想控制输入U之间的偏差κ=u-U,κ作为无人机发生故障后的补偿,基于无人机发生故障后的补偿κ得到补偿后的控制律,补偿后的控制律即为控制器; 所述步骤二一中建立二阶全驱动系统;表达式为: 式中,E表示常数矩阵,表示连续向量函数,t表示时间;表示n′×n′维实矩阵空间,u表示输入向量,v表示外部信号;n′表示正整数; 表示状态变量,表示的一阶导数,表示的二阶导数; 其中满足以下全驱动条件: 式中,det表示矩阵的行列式,Rn′表示n′维实向量空间; 当二阶全驱动系统12满足全驱动条件式13时,对于任何给定的矩阵A1,A0∈Rn′×n′通过控制律14得到线性定常闭环系统; 其中u=[u1u2u3u4u5u6]T,u表示无人机的控制输入向量,u1表示u的输入量一,u2表示u的输入量二,u3表示u的输入量三,u4表示u的输入量四,u5表示u的输入量五,u6表示u的输入量六; 执行器效率损失后的控制输入Ur表示为Ur=[Ur1Ur2Ur3Ur4Ur5Ur6]T15 式中,A1表示n′×n′维实矩阵空间,A0表示n′×n′维实矩阵空间,Rn′×n′表示n′×n′维实矩阵空间;u表示无人机的控制输入向量,表示n′×n′维实矩阵空间,v表示外部信号; Ur1表示执行器1效率损失后的控制输入,Ur2表示执行器2效率损失后的控制输入,Ur3表示执行器3效率损失后的控制输入,Ur4表示执行器4效率损失后的控制输入,Ur5表示执行器5效率损失后的控制输入,Ur6表示执行器6效率损失后的控制输入,上角表T表示求转置; v=[00g000]T18式中,diagB1,B2,B3,B4,B5,B6表示对角矩阵,B1、B2、B3、B4、B5、B6表示中间变量; kx、ky、kz表示空气阻力系数; α为旋翼绕着机臂方向旋转的角度,sα和cα分别代表sinα和cosα; mload为负载质量,m表示全驱动六旋翼飞行器的总质量; Ix为裸机部分对Xb轴转动惯量,Iy为裸机部分对Yb轴转动惯量,Iz为裸机部分对Zb轴转动惯量; T′表示中间变量,W表示中间变量,L为无人机的旋翼半径,为无人机的常数参数; 表示沿地球坐标系x轴的速度,表示沿地球坐标系y轴的速度,表示沿地球坐标系z轴的速度, 表示滚转角φ的角加速度,表示俯仰角θ的角加速度; dy为负载距飞行器机体坐标系平面ObXbZb的距离,dx为负载距飞行器机体坐标系平面ObYbZb的距离,dz为负载距飞行器机体坐标系平面ObXbYb的距离; D3表示中间变量; D3=WUr6+pq[Ix-Iy+mloaddy2-dx2]+prmloaddydz-qrmloaddxdz+q2-p2mloaddxdyd1、d2、d3表示中间变量; 其中 p表示滚转角φ的角速度,q表示俯仰角θ的角速度,r表示偏航角ψ的角速度; 跟踪误差e1以及跟踪误差e1的一阶导数e2定义为: 其中,表示状态变量,为状态变量的期望输入,e2表示e1的一阶导数,表示的一阶导数,表示的一阶导数。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人哈尔滨工业大学,其通讯地址为:150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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