上海交通大學謝威獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉上海交通大學申請的專利一種旋翼無人機集群協同吊運點質量載荷的魯棒控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116300466B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-29發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310313611.0,技術領域涉及:G05B13/04;該發明授權一種旋翼無人機集群協同吊運點質量載荷的魯棒控制方法是由謝威;王言虎;楊子櫻;張衛東;余甘;金潔;張宏宇設計研發完成,并于2023-03-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種旋翼無人機集群協同吊運點質量載荷的魯棒控制方法在說明書摘要公布了:本發明涉及一種旋翼無人機集群協同吊運點質量載荷的魯棒控制方法,包括以下步驟:基于拉格朗日力學及漢密爾敦原理建立包含擾動的四旋翼無人機集群協同吊運系統的動力學模型;基于動力學模型,使用反步法構建協同吊運點質量載荷魯棒控制器,依次對載荷位置、纜繩方向以及無人機姿態進行控制,同時,引入飽和函數確保旋翼無人機推力相對于載荷位置誤差和速度誤差是有界的,引入擾動估計量并嵌入到每個旋翼無人機的控制輸入,并通過投影函數確定對擾動估計量的更新方法,得到期望的推力和無人機的角速度,控制點質量載荷在存在擾動的情況下穩定運動。與現有技術相比,本發明的魯棒性強,確保了干擾環境下載荷能夠高精準的追蹤預定軌跡。
本發明授權一種旋翼無人機集群協同吊運點質量載荷的魯棒控制方法在權利要求書中公布了:1.一種旋翼無人機集群協同吊運點質量載荷的魯棒控制方法,其特征在于,包括以下步驟: S1:基于拉格朗日力學及漢密爾敦原理建立包含擾動的四旋翼無人機集群協同吊運系統的動力學模型,所述系統中旋翼無人機和點質量載荷之間通過非彈性纜繩連接; S2:基于所述動力學模型,使用反步法構建協同吊運點質量載荷魯棒控制器,依次對載荷位置、纜繩方向以及無人機姿態進行控制,同時,引入飽和函數確保旋翼無人機推力相對于載荷位置誤差和速度誤差是有界的,引入擾動估計量并嵌入到每個旋翼無人機的控制輸入,并通過投影函數確定對擾動估計量的更新方法,從而得到期望的推力和無人機的角速度,控制點質量載荷在存在擾動的情況下穩定運動; 所述點質量載荷的模型為一個二自由度的質點; 所述S1包括以下步驟: S11:考慮個n與各個無人機質心連接的體坐標系{Bi},將第i個四旋翼無人機的位置和速度表示為pi、vi;第i個四旋翼無人機的姿態和角速度為Ωi;負載的位置和速度為pLvL;第i根纜繩的方向和角速度為qi、ωi,繩長為li;多機協同吊載系統的運動學方程為: 第i個無人機和負載之間的位置關系以及速度關系為: pi=pL-liqi vi=vL-liSωiqi S12:確定系統的總動能和重力勢能: 其中,mi為第i個無人機的質量; S13:確定整個吊載系統的拉格朗日力學: S14:忽略式四旋翼旋轉動能,整個系統分別受到旋翼的推力fi=-TiRic3以及負載和無人機分別受到的有上限未知常量外部擾動dL、di,這些力所做的虛功為: 其中,δpi和δpL是第i個無人機和負載的任意虛位移; 由達朗貝爾原理得到系統的動力學滿足: 使用分部積分法推導得到以下的歐拉-拉格朗日方程: S15:確定系統的動力學模型: 其中,是一個對稱正定矩陣。
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