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公开(公告)号：CN118627205B
公开(公告)日：2024-11-15
申请号：CN202411104509.0
申请日：2024-08-13
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
IPC: G06F30/15 , G06F30/20 , G06F119/14 , G06F111/04
Abstract: 本发明提供一种考虑桨间重叠效应的共轴多旋翼拉力优化分配方法，以解决共轴多旋翼由于桨叶重叠气流耦合造成的升力损失影响，首先根据机械结构对共轴多旋翼的旋翼进行配对划分，然后利用拉力动力测试台对配对的旋翼进行气动效应标定获得总升力和总扭矩与配对旋翼转速之间的映射关系，其次利用二次多项式曲面公式来拟合一对旋翼共同产生的总升力和总扭矩。最后考虑系统实际运行的安全约束，设计以旋翼转速为变量的优化函数，并构造相应的代价函数对旋翼桨叶转速变化率和转速幅值进行约束；最后利用模型预测控制器一体求解出共轴多旋翼各旋翼的实际所需转速。本发明能够显著增加共轴多旋翼的续航能力和机动能力。
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公开(公告)号：CN115366109B
公开(公告)日：2024-11-15
申请号：CN202211164762.6
申请日：2022-09-23
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明涉及一种旋翼飞行机械臂复合分层抗干扰方法，在旋翼飞行机械臂执行空中操作任务时，由于其存在较强的内部动态耦合和质心偏移，以及自身的模型不确定性和基座浮动等问题。针对存在的多源干扰影响，本发明提出了三个子控制器，在无人机控制方面，包括一个鲁棒H∞位置控制器，用于处理施加在无人机位置环的动态耦合力。一个复合自适应抗干扰控制器来保证无人机姿态环的控制精度，在机械臂控制方面，采用一个基于势场的运动学控制器来抑制基座浮动。本发明可以保证无人机在悬停状态下完成对目标物体的精准抓取。
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公开(公告)号：CN118838375A
公开(公告)日：2024-10-25
申请号：CN202410845967.3
申请日：2024-06-27
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
Abstract: 本发明涉及一种基于非完全信息动态博弈的非合作目标轨迹预测与捕获方法。首先建立无人机与动态非合作目标的运动模型，构建非完全信息追逃博弈模型，然后通过KKT(Karush‑Kuhn‑Tucker)条件求解完全信息追逃博弈的纳什均衡解，利用最小二乘法估计目标未知参数并通过滚动时域优化实时更新策略并预测非合作目标的运动轨迹，最终通过三次样条插值与坐标变换生成无人机参考轨迹，并设计控制器实现对非合作目标的捕获。本发明使无人机能够在动态环境中精准地预测非合作目标的运动轨迹并实施捕获，具有适应非完全信息环境、实时估计与优化、灵活轨迹生成与控制等显著优点，为非合作目标轨迹预测与捕获任务提供了新的解决办法。
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公开(公告)号：CN118732707A
公开(公告)日：2024-10-01
申请号：CN202411227089.5
申请日：2024-09-03
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
IPC: G05D1/495 , G05D101/10 , G05D109/20
Abstract: 本发明提供一种针对场景理解的在线升力补偿方法，以解决无人机在大机动飞行或长时间飞行场景下电池电压降低导致的升力不足以及轨迹飞行精度降低的问题。首先针对电池电压降低对无人机位姿控制所产生的影响进行理论分析；然后在此基础上，结合无人机的基本动力学模型构建考虑电池电压降低影响的无人机动力学模型。其次在无人机控制方面，利用干扰观测器、PID控制相关理念与经验，设计与无人机姿态相解耦的电压降低干扰观测器且合理地选取观测器的参数。该干扰观测器可实现旋翼无人机对大机动飞行或长时间飞行场景的理解，实现电压降低干扰影响的实时在线估计，在此基础上设计针对电池电压降低的抗干扰控制律。
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公开(公告)号：CN118730095A
公开(公告)日：2024-10-01
申请号：CN202411227119.2
申请日：2024-09-03
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
Abstract: 本发明涉及一种针对惯性/偏振组合定姿的复合非高斯滤波方法。针对同时受到惯性器件漂移、未知入射光强系数、惯导和偏振测量噪声影响的惯性/偏振组合定姿系统，首先，建立含未知入射光强系数的惯性/偏振组合定姿系统紧耦合模型；其次，针对入射光强系数已知的情形，设计含有惯性器件漂移补偿的复合非高斯滤波器，实现姿态后验分布实时估计；最后，设计内嵌复合非高斯滤波器的期望‑极大化迭代算法，实现入射光强系数的在线辨识。本发明能够提升多源误差情形下惯性/偏振组合定姿系统的姿态解算精度，改善惯性/偏振组合定姿系统对未知环境与气象条件的适应能力，可应用于复杂环境下无人机/车/船等各类无人系统的自主导航任务。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN118664604A
公开(公告)日：2024-09-20
申请号：CN202411104478.9
申请日：2024-08-13
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
IPC: B25J9/16 , B64U10/13 , B64U101/26
Abstract: 本发明提供一种基于全状态耦合动力学的飞行机械臂抗干扰控制方法，以解决机械臂快速移动给无人机基座带来的动力学耦合干扰影响，可显著提升飞行机械臂的控制精度。首先根据齐次变换原理构建飞行机械臂执行器末端位姿在惯性坐标系下的运动学方程，然后利用动量守恒原理构建飞行机械臂全状态的耦合动力学模型，其次设计鲁棒微分器获得飞行机械臂的全状态信息，并分别针对无人机平台位置环和姿态环耦合动力学的估计误差设计相应的残差观测器，最后根据级联控制原理建立无人机平台的位置环抗干扰控制器和姿态环抗干扰控制器以完成飞行机械臂系统在动力学强耦合干扰下的高精度运动控制。本发明能够显著改善飞行机械臂在动态强耦合干扰下的控制精度。
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公开(公告)号：CN118662804A
公开(公告)日：2024-09-20
申请号：CN202411104525.X
申请日：2024-08-13
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
Abstract: 一种场景理解下的破窗穿越方法，以解决破窗无人机在破窗过程中环境的静/动态变化（玻璃破损）引起的飞行稳定性和安全性问题，确保破窗任务的正确执行。首先建立破窗任务过程中破窗无人机模型；其次设计滑模动量交互力观测器，保证交互力在固定时间内能够得到精确的估计；然后设计力/位混合控制器，使得破窗无人机既能够精确施加破窗外力，同时保证高精度的轨迹跟踪；最后针对无人机在破窗过程中外部环境变化导致系统不稳定的问题，基于无源性理论，设计能量和功率约束，对玻璃破碎过程中引起无人机系统不稳定的能量进行有效管理，保证无人机飞行过程中的稳定性。本方法可用于地震灾后封闭空间救援等特种任务场景。
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公开(公告)号：CN118646395A
公开(公告)日：2024-09-13
申请号：CN202411092708.4
申请日：2024-08-09
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
Abstract: 本发明涉及一种针对动态切换干扰的复合自适应粒子滤波算法。首先，建立含有动态切换干扰的非线性随机系统模型。其次，基于期望‑极大化迭代估计框架，设计状态后验分布和未知转移概率阵的联合估计算法。再次，基于加性动态干扰的实时估计值，设计包含干扰补偿采样律的复合粒子滤波算法。然后，构造交互多模型卡尔曼滤波器，实现动态切换干扰与其模态的同时估计。最后，将复合粒子滤波算法嵌入期望‑极大化迭代估计框架中“期望”步，实现未知转移概率条件下的状态后验分布估计。本发明能够提升动态切换干扰的实时估计能力，改进传统粒子滤波的鲁棒性，可应用于目标定位、自主导航等涉及受扰非线性随机系统状态估计的领域。
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公开(公告)号：CN118617424A
公开(公告)日：2024-09-10
申请号：CN202411104450.5
申请日：2024-08-13
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院
Abstract: 本发明提供一种针对目标捕获的飞行机械臂一体化协调规划方法，目标是在多种约束条件下一体化协调优化无人机和机械臂的运动轨迹。首先，根据飞行机械臂的实际机械结构建立相应的运动坐标系，利用齐次变换原理构建飞行机械臂执行器末端位姿在惯性坐标系下的运动学方程。其次在考虑无人机飞行姿态的前提下，构建飞行机械臂末端位姿跟踪误差与无人机运动状态和机械臂末端运动状态的表征方程；针对飞行机械臂的运动特征和执行目标捕获任务时的实际安全约束，设计以系统运动状态为变量的优化函数，并构造相应的代价函数对系统各状态进行约束；最后利用模型预测控制器一体优化无人机和机械臂执行器末端的期望加速度。
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公开(公告)号：CN118244791B
公开(公告)日：2024-07-26
申请号：CN202410683933.9
申请日：2024-05-30
Applicant: 北京航空航天大学杭州创新研究院 , 咸亨国际(杭州)航空自动化有限公司
IPC: G05D1/495 , G05D1/46 , G05D101/10
Abstract: 本发明提供一种复杂气象条件下无人飞行器安全自驾仪系统设计方法，属于飞行机器人规划领域，以解决无人飞行器在复杂场景下机动飞行时轨迹跟踪精度降低的问题。首先，该系统将无人飞行器控制器、控制输出饱和与无人飞行器开环动力学模型结合，构成完整的闭环动力学模型。其次，考虑跟踪控制的精确性和快速性，并在约束中考虑控制饱和约束，构建最优控制问题以实时优化轨迹的时间参数。最后，系统将优化后的时间参数应用于原始轨迹构成新的局部松弛轨迹，以实现在特定场景下使轨迹跟踪偏向快速性或精确性。本发明为当前飞行器在执行最短时间任务等大机动飞行任务时，根据场景需求自适应快速性与精确性的问题提供了新的解决方法。
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