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公开(公告)号：CN113467252A
公开(公告)日：2021-10-01
申请号：CN202110905820.5
申请日：2021-08-06
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种基于负载广义位移的双无人机吊运系统非线性自适应控制方法，属于机电系统控制领域。该方法包括：根据系统二维平面模型，无需线性化与其他简化操作，提出了一种新颖的非线性自适应控制方法。该方法在考虑飞行器所受空气阻力的同时，通过引入负载摆角状态耦合，在保障完成飞行器定位任务的基础上，加快了对负载摆动的抑制。实验结果表明，所提方案在抑制负载摆动以及快速完成飞行器定位任务方面具有良好的性能。
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公开(公告)号：CN109725643B
公开(公告)日：2021-08-10
申请号：CN201910013881.3
申请日：2019-01-08
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于主动建模的旋翼飞行器非平衡负载吊运系统的控制方法，属于非线性欠驱动机电系统自动控制的技术领域。在飞行器悬停过程中，当负载突变为不平衡状态时，能够确保旋翼飞行器稳定到悬停点附近。首先建立旋翼飞行器的线性化动力学模型，称为参考模型；当负载变化时，该参考模型与旋翼飞行器吊运系统真实模型之间将存在很大的偏差。本发明将参考模型与真实模型之间的差定义为模型差，并提出通过卡尔曼滤波实时估计该模型差，称为主动建模。同时，为了抑制模型差对系统性能的影响，本发明提出了基于主动建模的模型差补偿串级控制策略。在实际四旋翼飞行器上的实验结果表明，本发明行之有效，在负载突变的情况下，依然确保系统稳定在悬停点附近。
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公开(公告)号：CN108319281B
公开(公告)日：2021-02-02
申请号：CN201810013743.0
申请日：2018-01-08
Applicant: 南开大学
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：CN110376890A
公开(公告)日：2019-10-25
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：CN109725643A
公开(公告)日：2019-05-07
申请号：CN201910013881.3
申请日：2019-01-08
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于主动建模的旋翼飞行器非平衡负载吊运系统的控制方法，属于非线性欠驱动机电系统自动控制的技术领域。在飞行器悬停过程中，当负载突变为不平衡状态时，能够确保旋翼飞行器稳定到悬停点附近。首先建立旋翼飞行器的线性化动力学模型，称为参考模型；当负载变化时，该参考模型与旋翼飞行器吊运系统真实模型之间将存在很大的偏差。本发明将参考模型与真实模型之间的差定义为模型差，并提出通过卡尔曼滤波实时估计该模型差，称为主动建模。同时，为了抑制模型差对系统性能的影响，本发明提出了基于主动建模的模型差补偿串级控制策略。在实际四旋翼飞行器上的实验结果表明，本发明行之有效，在负载突变的情况下，依然确保系统稳定在悬停点附近。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN108897312A
公开(公告)日：2018-11-27
申请号：CN201810453623.2
申请日：2018-05-14
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/02
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：CN117669219A
公开(公告)日：2024-03-08
申请号：CN202311677628.0
申请日：2023-12-08
Applicant: 南开大学
IPC: G06F30/20 , G06F17/16 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开一种基于图搜索与拉力优化的双无人机吊运系统轨迹规划方法，首先基于运动基元将状态空间离散化；其次设置启发式函数，基于图搜索生成负载轨迹，并检测负载轨迹可行性；再次构建构造吊绳拉力非线性优化问题模型，求解最优吊绳拉力；最后根据负载可行轨迹与最优吊绳拉力计算无人机轨迹，驱动无人机将负载运送至目标位置。在图搜索阶段，通过运动基元对状态空间离散化，可以将负载轨迹生成问题转化为图搜索问题，进而得到平滑的高阶负载轨迹。在拉力优化阶段，通过构建非线性优化问题获得最优吊绳拉力，并利用无人机与负载间的位置关系计算得到每架无人机的轨迹。该方法能够在保证系统安全的前提下，将负载平稳运送至期望位置。
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公开(公告)号：CN116880562A
公开(公告)日：2023-10-13
申请号：CN202310961036.5
申请日：2023-08-01
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明涉及非线性欠驱动机电系统轨迹规划的技术领域，尤其涉及一种多无人机协同吊运系统约束空间穿越轨迹规划方法及系统。该方法包括，基于吊运系统构成的多面体体积和吊绳拉力，构建约束空间下的吊运系统穿越队形优化模型，得到吊运系统穿越约束空间的最优队形；计算吊运系统穿越约束空间的最优队形下的外接球球心和半径；基于外接球球心和半径，考虑动力学约束、驱动器约束和航迹点约束，构建基于时间最优的吊运系统穿越约束空间轨迹规划模型；基于外接球球心、无人机和负载间的相对位置关系，采用吊运系统穿越约束空间轨迹规划模型，得到吊运系统穿越约束空间的轨迹；在吊运系统穿越约束空间的轨迹的引导下，完成负载运送任务。
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公开(公告)号：CN115167145A
公开(公告)日：2022-10-11
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：CN113467252B
公开(公告)日：2022-06-24
申请号：CN202110905820.5
申请日：2021-08-06
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种基于负载广义位移的双无人机吊运系统非线性自适应控制方法，属于机电系统控制领域。该方法包括：根据系统二维平面模型，无需线性化与其他简化操作，提出了一种新颖的非线性自适应控制方法。该方法在考虑飞行器所受空气阻力的同时，通过引入负载摆角状态耦合，在保障完成飞行器定位任务的基础上，加快了对负载摆动的抑制。实验结果表明，所提方案在抑制负载摆动以及快速完成飞行器定位任务方面具有良好的性能。
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