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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明属于无人机编队绳系吊挂负载空运系统的飞行控制领域，为提出一种新的非线性鲁棒控制方法，在存在未知外界扰动和考虑系统内部状态耦合的基础上，实现对负载位姿的精确控制。本发明，无人机编队绳系吊挂负载空运系统的飞行控制方法，具体步骤如下：首先定义一个惯性坐标系和4个体坐标系，其次，定义姿态误差函数，负载的姿态跟踪误差，最后获得无人机编队绳系吊挂负载空运系统中可靠的控制器。本发明主要应用于无人机编队绳系吊挂负载空运系统的飞行控制。

主权项：1.一种无人机编队绳系吊挂负载空运系统的飞行控制方法，其特征是，具体步骤如下：首先定义一个惯性坐标系和4个体坐标系其中第0个体坐标系的中心建立在刚体负载的质心，第1、2、3个体坐标系的中心分别建立在三架无人机的质心；绳索始终张紧时，在惯性坐标系中，负载位置和第i架无人机的位置有如下关系：pi＝pL+RLηi-liξi，其中，表示从负载质心指向第i根绳索在负载上的连接点的向量，表示绳索的长度，为实数域，ξit∈S2由第i架无人机质心指向第i根绳索在负载上连接点方向的单位向量，通过应用拉格朗日-达朗贝尔原理，得到系统的动力学方程： 动力学方程中各变量定义如下：分别为负载质心在惯性坐标系下的位置、线速度和角速度，g为重力加速度，z＝[0,0,1]T，RL∈SO3为负载在体坐标系下的姿态旋转矩阵，分别为负载质量和惯性矩阵，为元素为正实数的对称矩阵，分别为第i架无人机质心在惯性坐标系下的位置、线速度和角速度，Ri∈SO3为第i架无人机在体坐标系下的姿态旋转矩阵，分别为无人机的质量和惯性矩阵，为第i根绳索的角速度，映射定义为在式1中，为负载的虚拟控制输入，△pt和分别为负载位置和姿态模型中的外部扰动，为第i个连接点的加速度，表达式为为第i架无人机控制输入沿对应绳索方向向量的平行分量，与νi具有如下关系： 其次，定义姿态误差函数负载的姿态跟踪误差角速度跟踪误差的表达式分别为 其中代表负载的期望旋转矩阵，代表负载姿态的期望角速度，·∨代表的逆运算；定义两个辅助滤波误差r1t与表达式如下： 其中α1与为正增益，令并代入式1中得到新的模型表达式为： 负载的期望控制力矩设计如下： 式9中和为正增益，r10代表r1t的初始值，sgn·代表标准符号函数；定义位置误差速度误差和辅助滤波误差为 令设计负载的期望控制力Fdest为： 其中与为正控制增益，定义辅助矩阵为： 定义第i根绳索的期望方向为控制输入νi选为沿ξi方向的分量，即则可解得的表达式如下： 设计第i根绳索的控制输入为： 其中kξ与为正增益；最后，将第i架无人机的控制输入分解为沿绳索方向的控制分量和垂直于绳索方向的控制分量可分别得到： 根据式2和式16，计算出每架无人机的控制输入若控制器中的控制增益满足如下不等式时，误差向量实现半全局渐近收敛： 式19中，参数

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