西北工业大学太仓长三角研究院徐扬获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学太仓长三角研究院申请的专利一种欠驱动四旋翼无人机仿射编队机动控制方法及系统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:CN116755471B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-07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:202310797883.2,技术领域涉及:G05D1/495;该发明授权一种欠驱动四旋翼无人机仿射编队机动控制方法及系统是由徐扬;屈远方;赵闻;翟杨旸;张猛创设计研发完成,并于2023-06-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种欠驱动四旋翼无人机仿射编队机动控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种欠驱动四旋翼无人机仿射编队机动控制方法及系统,包括:基于欠驱动四旋翼无人机的数学模型,确定期望航行轨迹和时变队形;基于时间估计器,获取仿射编队当前的实际位置以及实际速度;构建固定时间平动跟踪控制器,完成对期望编队队形的控制;同时获取期望姿态及期望角速度,构建时间转动跟踪控制器,完成对欠驱动四旋翼无人机转动运动的控制。本发明采用欠驱动四旋翼无人机模型,并基于固定时间和预定义时间,控制同放射编队机动控制进行了结合。不仅考虑四旋翼无人机的复杂特性,同时根据工程实际中对编队机动性的要求,并且对控制系统的收敛时间进行约束;并采用领导者‑追随者策略,通过少量四旋翼无人机控制整个编队系统。
本发明授权一种欠驱动四旋翼无人机仿射编队机动控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种欠驱动四旋翼无人机仿射编队机动控制方法,其特征在于,包括: 构建欠驱动四旋翼无人机的数学模型; 基于欠驱动四旋翼无人机的数学模型,设计期望编队队形,获取应力矩阵; 基于所设计的编队队形和应力矩阵,确定期望航行轨迹和时变队形;具体为:所述期望航行轨迹和时变队形,分别由和进行表示;对于第一队形,仿真时间,第一队形的期望航行轨迹为: 第一队形的时变队形为: 对于第二队形,仿真时间为,第二队形期望航行轨迹为: 第二队形的时变队形为: 基于时间估计器,获取仿射编队当前的实际位置以及实际速度;具体为: 对于第一队形,通过固定时间估计器获取欠驱动四旋翼无人机仿射编队当前的实际位置以及实际速度;具体为: 第一队形中的领航者的固定时间估计器为: 其中,,,其中为领航者个数,和是一个大于零的常数;和分别代表矩阵特征值的最大值和最小值;是对应力矩阵进行分区从而得到的领航者和领航者之间的应力矩阵;,其中为符号函数; 期望速度的估计误差在后收敛,期望位置的估计误差在后收敛;当后,估计得到领航者的期望位置和期望速度; 第一队形中的跟随者的固定时间估计器为: 其中,,,,为领航者的数量;在后,估计得到跟随者的期望位置和期望速度; 对于第二队形,通过预定义时间估计器获取欠驱动四旋翼无人机仿射编队当前的实际位置以及实际速度;具体为: 第二队形中的领航者的固定时间估计器为: 对于第二队形中的领航者: 对于第二队形中的跟随者: 其中,,,,,,和,,;对于第二队形中的领航者,有: 对于第二队形中的跟随者,有: 其中,和为预定义时间参数,是Gamma函数,; 对于第二队形中的领航者,期望速度的估计误差在预定义时间内收敛;期望位置的估计误差在预定义时间内收敛;即当时,第二队形中的领航者对期望速度和期望位置的估计误差在预定义时间内收敛;对于第二队形中的跟随者,期望速度的估计误差可在预定义时间内收敛;同理期望位置的估计误差可在预定义时间内收敛; 构建固定时间平动跟踪控制器,使实际位置趋近于期望位置,完成对期望编队队形的控制; 构建平动跟踪控制器的设计,获取中间辅助输入,基于中间辅助输入进行姿态解算,获取期望姿态及期望角速度; 基于所获取的期望姿态和期望角速度,构建时间转动跟踪控制器,完成对欠驱动四旋翼无人机转动运动的控制。
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