中航金城无人系统有限公司郭仁杰获国家专利权
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龙图腾网获悉中航金城无人系统有限公司申请的专利一种多旋翼无人机断桨故障快速诊断与容错稳定控制系统和方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121070053B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511612601.2,技术领域涉及:G05D1/86;该发明授权一种多旋翼无人机断桨故障快速诊断与容错稳定控制系统和方法是由郭仁杰;胡镇;薛亮;莫凯燚;钱晨;刘庆飞;申哲宁;李阳设计研发完成,并于2025-11-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多旋翼无人机断桨故障快速诊断与容错稳定控制系统和方法在说明书摘要公布了:本发明公布了一种多旋翼无人机断桨故障快速诊断与容错稳定控制系统和方法,属于无人机飞行控制技术领域,旨在解决传统断桨检测成本高且不可靠、动力补偿鲁棒性不足及返航逻辑缺失的问题。该系统和方法基于高阶非线性观测理论,通过构建多模态信号预测与残差评估体系,实现对无人机动力系统异常状态的快速、精确辨识;进而主动应对失控,有效防止无人机因动力不对称导致的失控、翻滚甚至坠毁,解决了传统固定控制策略难以适配故障工况的问题,适配悬停、巡航等复杂工况下的动态变化;最终能够实现从故障检测到安全返航的闭环控制,确保了无人机在推进系统故障情况下的自主安全返航能力,适用于物流运输、巡检监控等高可靠性需求的无人机应用场景。
本发明授权一种多旋翼无人机断桨故障快速诊断与容错稳定控制系统和方法在权利要求书中公布了:1.一种多旋翼无人机断桨故障快速诊断与容错稳定控制方法,其特征在于,包括如下流程: S1、监控模块基于离散时间非线性递归估计器对各电机指令信号进行预处理得到滤波后的推力指令估计值: , 其中,为第k个采样周期第i个电机的滤波后推力指令估计值;为第k个采样周期第i个电机的原始推力指令;为自适应收敛因子,;为监控模块运行频率;为非线性饱和函数,用于抑制幅值异常扰动,,为斜率参数; S2、计算当前所有启用电机的滤波后推力指令之和及最大推力指令,同时记录最大推力指令对应的电机索引: , 其中,为启用电机索引集合;为所用启用电机的滤波推力指令之和;为所有启用电机的滤波推力指令上确界;为最大推力指令对应电机索引;sup.为上确界算子;argsup.为上确界参数索引算子;为每个电机推力; S3、计算基于信息熵加权的非平衡度测度: , 其中,为无量纲的非平衡度测度;为集合的基数,即启用电机数量;为推力指令均值,;为推力分布方差,;为自然指数函数; S4、计算系统故障状态,由以下时变微分包含关系确定: , 其中,是故障状态标志,=1表示故障,=0表示正常;是故障状态标志的时间导数;是微分包含算子;是滞后系数;表示集合A的示性函数;表示故障上阈值,取1.5;表示故障的下阈值,取1.25;表示启用电机数量; S5、控制模块在检测到系统故障状态为1时,首先将无人机的怠速值置零,以确保无人机在失去一个或多个螺旋桨动力时,其他电机能够快速响应并补充动力,然后通过控制矩阵重新分配动力输出,确保飞行器维持当前高度和姿态稳定; S6、安全返航模块基于多约束优化的自主导航与稳定性保障策略,结合当前位置和返航点位置以及设定的返航高度自动规划一条安全的返航航线,并控制飞行器按照航线返航。
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