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公开(公告)号：CN108319281A
公开(公告)日：2018-07-24
申请号：CN201810013743.0
申请日：2018-01-08
Applicant: 南开大学
CPC classification number: G05D1/0808 , G05D1/101
Abstract: 一种基于时间最优的旋翼飞行器吊运系统运动规划方法，能够得到时间最优的飞行器定位与负载消摆轨迹，属于非线性欠驱动机电系统自动控制领域。首先建立完整的系统动力学模型，随后将系统表达为以加加速度为输入的非线性仿射形式。在离散化和近似化处理之后，可以将原本的时间最优运动规划问题转化为标准的非线性规划问题，这一过程中考虑负载摆动、飞行器速度、加速度、加加速度等各种约束。最后，利用序列二次规划方法即可对该问题进行求解。本发明在处理中无需线性化操作，保留了系统原本的属性，且可以加入对系统状态轨迹和输入量的约束；此外，该方法将飞行器加速度设为输入，从而得到加速度连续的轨迹，以免电机振动而影响其使用寿命。
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公开(公告)号：CN115167145B
公开(公告)日：2024-05-10
申请号：CN202210944886.X
申请日：2022-08-08
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明属于机电系统控制领域，提供了一种飞行吊运负载移动平台降落控制方法及系统，该系统属于无人操作系统，控制方法属于机电系统控制领域。该系统由飞行吊运系统与移动平台构成，其中飞行吊运系统为绳长可自主调节的空中运输系统，移动平台为各类地面移动车辆与水面移动船舶。由于实际运输中系统阻力系数未知，并且运送过程负载的摆动也会对降落产生影响。因此，在考虑以上问题的同时，针对该平台设计了未知阻力系数自适应更新律及相应跟踪控制方法，保证了飞行吊运负载的移动平台精准降落。实验结果表明，所提方法能够有效的抑制负载的摆动，并且能够保证负载的精准投放。
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公开(公告)号：CN113031655A
公开(公告)日：2021-06-25
申请号：CN202110308177.8
申请日：2021-03-23
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明提供了一种伴有负载升降的飞行吊运系统及其控制方法，对飞行吊运系统进行建模，构造系统的储能函数；基于储能函数构造非线性控制器，所述非线性控制器被配置为以无人机定位和吊绳绳长调节与负载摆动消除的双重目标为控制目标；根据无人机位姿以及负载摆动状况的测量值，结合非线性控制器结构，确定非线性控制器的实际输入信号；基于实际输入信号，所述非线性控制器进行无人机定位和绳长调节与负载摆动消除。本发明实现无人机的位置和绳长的跟踪以及负载摆动的消除，能够使飞行吊运系统适用于更复杂的场景。
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公开(公告)号：CN108897312B
公开(公告)日：2021-06-04
申请号：CN201810453623.2
申请日：2018-05-14
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 多无人飞行器对大规模环境的持续监控路径规划方法，本发明通过科学地规划飞行器的监控路径，实现环境覆盖效率的最大化。对于大规模环境，既要保证对整个环境覆盖的完整性，又要在监控过程中采集到尽可能精确可靠的信息，直接进行最优覆盖路径的计算是十分困难的。该方法基于分块优化思想，首先，将整体环境划分成若干小面积子区域，在每一个子区域中计算出覆盖该区域的最优路径，通过设定特定的约束，各个子区域内的路径可以最终连接成一条整体路径，即飞行器最终对整个环境的监控路径。除了覆盖效果，本方法也考虑飞行消耗的能量、时间等因素，力求规划出适于飞行器跟踪的高效监控路径。本发明方法经过仿真和实验验证有效可行。
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公开(公告)号：CN112829930A
公开(公告)日：2021-05-25
申请号：CN202110266389.4
申请日：2021-03-17
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明涉及一种旋翼无人机用自主回收与释放装置，该装置安装在旋翼无人机上方，可以实现旋翼无人机在回收网作用下的自主回收与释放，其结构包括丝杆、至少两组连杆组件，所述丝杆设置于矩形套筒内部并与驱动电机的输出端相连接，丝杆上螺纹配合限位螺母，丝杆底部分别套设压缩弹簧、连杆滑块，所述至少两组连杆组件的短连杆分别通过设置于矩形套筒上的长条形缺口与连杆滑块相连接，所述至少两组连杆组件的长连杆分别与矩形套筒顶部相连接。本发明所述旋翼无人机用自主回收与释放装置体积小、重量轻，可以适用于体积、载荷较小的小型旋翼无人机使用，具有很强的位置误差容忍和姿态误差容忍能力，回收时控制精度要求低，极大程度地降低了控制难度。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112829930B
公开(公告)日：2024-12-13
申请号：CN202110266389.4
申请日：2021-03-17
Applicant: 南开大学
IPC: B64U70/20 , B64U10/14 , B64U101/00
Abstract: 本发明涉及一种旋翼无人机用自主回收与释放装置，该装置安装在旋翼无人机上方，可以实现旋翼无人机在回收网作用下的自主回收与释放，其结构包括丝杆、至少两组连杆组件，所述丝杆设置于矩形套筒内部并与驱动电机的输出端相连接，丝杆上螺纹配合限位螺母，丝杆底部分别套设压缩弹簧、连杆滑块，所述至少两组连杆组件的短连杆分别通过设置于矩形套筒上的长条形缺口与连杆滑块相连接，所述至少两组连杆组件的长连杆分别与矩形套筒顶部相连接。本发明所述旋翼无人机用自主回收与释放装置体积小、重量轻，可以适用于体积、载荷较小的小型旋翼无人机使用，具有很强的位置误差容忍和姿态误差容忍能力，回收时控制精度要求低，极大程度地降低了控制难度。
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公开(公告)号：CN111176318B
公开(公告)日：2022-12-06
申请号：CN202010084607.8
申请日：2020-02-10
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开了一种面向消除稳态误差的飞行吊运系统定位消摆方法及系统，属于机电系统控制领域。该方法包括：根据系统三维空间的非线性模型，无需线性化与其他简化操作，提出了一种新颖的非线性状态反馈控制方法，其中所构造的积分项可消除实际飞行中的稳态误差。此外，此方法兼顾了驱动约束和负载摆动动态，在避免饱和问题的同时加快了摆动的抑制。实验结果表明，与现有方法相比，所提控制方案在摆动抑制和飞行器定位等方面具有更好的暂态性能。
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公开(公告)号：CN113467520B
公开(公告)日：2022-11-29
申请号：CN202110943967.3
申请日：2021-08-17
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本公开提出了一种具有双摆摆动效应的飞行吊运系统控制方法，包括：获取具有双摆摆动效应的飞行吊运系统的实际状态的测量值；将所述测量值输入预设的非线性控制器内，对所述具有双摆摆动效应的飞行吊运系统进行控制；其中，所述非线性控制器基于储能函数构造，所述非线性控制器被配置为以无人机定位和负载及挂钩的摆动消除为控制目标；本公开在二级摆飞行吊运系统的系统能量基础上，添加无人机与吊钩/负载的信息，构造出一个新的储能函数，由此设计非线性控制器来实现精确定位和有效抑制负载及吊钩摆动的目标。
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公开(公告)号：CN110376890B
公开(公告)日：2022-09-30
申请号：CN201910638728.X
申请日：2019-07-16
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种基于能量分析的二级摆飞行吊运系统控制方法。针对三维空间的二级摆多旋翼飞行器吊运系统，建立了系统的动力学模型，并在此基础上提出了一种非线性反馈控制方法，实现了多旋翼无人机的同时定位和摆动抑制。具体地，通过分析吊运系统的能量方程，设计了非线性反馈控制器，并加入耦合项以提高瞬态控制性能。随后，通过基于李雅普诺夫的严格稳定性分析验证了系统的平衡点是渐近稳定的。此外，在硬件实验平台上继续对所提算法进行验证，包括其对各种不确定性和干扰的鲁棒性。实验结果表明，本发明能够较好的完成控制目标，在暂态性能和鲁棒性方面表现出了更好地控制效果。
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公开(公告)号：CN112859895B
公开(公告)日：2022-06-10
申请号：CN202110036731.1
申请日：2021-01-12
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种面向拉力优化和动态过程设计的双无人机吊运系统载荷重分配方法，属于机电系统控制领域。该方法包括：首先通过构建拉力优化指标，从而确定系统的最终状态。其次，在载荷动态调整过程中，充分考虑任务约束、安全约束以及驱动器约束，保证整个系统能够平稳、快速地到达期望状态。实验结果表明，所提方案能够快速、高效完成载荷重分配任务。
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