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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种面向多机吊载系统高速机动飞行的轨迹跟踪控制方法，该方法通过建立考虑绳子时变张力的多机吊载系统动力学模型，构建了微分平坦映射计算吊载四旋翼的高阶状态控制输入作为其位置及姿态控制算法的参考信息。将四旋翼的位置动力学抽象为受Lipschitz扰动的二阶积分系统，提出新型终端滑模面以及固定时间积分控制器，实现外力估计并保证系统误差在固定时间内收敛。基于平坦映射计算的参考信息，进一步设计多机吊载系统的固定时间位置控制器以及姿态几何控制器。基于螺旋桨转速量测，估计四旋翼所受绳子的外力矩并补偿，设计基于闭环转速控制的期望油门计算方法提高转速控制精度进而提高轨迹跟踪控制精度。

主权项：1.一种面向多机吊载系统高速机动飞行的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）基于绳子时变外力对多机吊载系统的无人机进行动力学建模；（2）由重物的运动轨迹，描述每条绳子所受的力及力矢方向的轨迹，基于无人机的微分平坦性质，进而计算无人机的参考状态信息，即参考推力、参考角速率、参考角加速度；（3）将无人机的四旋翼的位置动力学抽象为受Lipschitz扰动的二阶积分系统，针对受Lipschitz扰动的二阶积分系统，定义两个连续可微的分数阶函数，设计新型终端滑模面以及新型固定时间积分控制器；（4）基于步骤（3）设计的固定时间积分控制器，并由参考速度和参考加速度设计无人机受绳子张力影响下的固定时间位置控制器，进一步求解得到无人机的期望姿态、期望角速率和期望推力；（5）基于四旋翼螺旋桨转速量测，估计四旋翼所受绳子的外力矩；并由当前量测姿态、角率速率以及期望姿态、期望角速率，设计指数稳定的姿态跟踪几何控制器；并补偿绳子引起的外力矩，由动力学模型计算四旋翼姿态跟踪所需的控制力矩；（6）对基于闭环转速控制的期望油门进行计算，即通过由螺旋桨的推力系数、扭矩系数，将步骤（4）-（5）得到的期望推力、控制力矩通过混控矩阵映射为控制所需的期望转速，并设计转速的闭环控制器控制高速机动飞行时由于电压变化产生的螺旋桨转速跟踪误差，基于实验数据拟合螺旋桨油门与转速之间的变化关系，进而将螺旋桨的闭环转速期望映射为四个螺旋桨所需的期望油门。

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