西南交通大学胡瑞杰获国家专利权
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龙图腾网获悉西南交通大学申请的专利一种基于双时变干扰估计器的四旋翼吊挂运输控制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:CN119987206B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-06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:202510149465.1,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权一种基于双时变干扰估计器的四旋翼吊挂运输控制方法是由胡瑞杰;曾庆林;张远卓;白慧婷;戚树涛;祝洋设计研发完成,并于2025-02-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于双时变干扰估计器的四旋翼吊挂运输控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于双时变干扰估计器的四旋翼吊挂运输控制方法,包括以下步骤:S1、建立四旋翼无人机和吊挂载荷的动力学模型;S2、用反馈线性化技术对模型进行简化,将非线性耦合的系统解耦为抗摆动和轨迹跟踪两个子系统;S3、依据吊运货物的晃动模型,在消摆控制器中构建时变不确定性和干扰估计器,动态聚合时变干扰以消除重物的摆动;S4、依据四旋翼运动学模型,在轨迹跟踪控制器中构建时变不确定性和干扰估计器,实现四旋翼无人机的精确轨迹跟踪;S5、利用线性时变系统理论证明估计误差系统的稳定性,并通过调整辅助参数优化干扰估计性能;S6、证明消摆子系统和轨迹跟踪子系统的稳定性,并通过调整辅助参数优化干扰估计性能。
本发明授权一种基于双时变干扰估计器的四旋翼吊挂运输控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于双时变干扰估计器的四旋翼吊挂运输控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、建立四旋翼无人机和吊挂载荷的动力学模型,包括世界坐标系、机体坐标系、悬挂坐标系和载荷坐标系的转换关系; S2、用反馈线性化技术对模型进行简化,将非线性耦合的系统解耦为抗摆动和轨迹跟踪两个子系统; S3、依据吊运货物的晃动模型,在消摆控制器中构建时变不确定性和干扰估计器,动态聚合时变干扰以消除重物的摆动; S4、依据四旋翼运动学模型,在轨迹跟踪控制器中构建时变不确定性和干扰估计器,实现四旋翼无人机的精确轨迹跟踪; S5、利用线性时变系统理论证明估计误差系统的稳定性,并通过调整辅助参数优化干扰估计性能; S6、证明消摆子系统和轨迹跟踪子系统的稳定性,并通过调整辅助参数优化干扰估计性能; 所述步骤S2中用反馈线性化技术对模型进行简化,简化后的摆角模型为: 其中λ=[λx,λy]T是四旋翼的摆角,uλ=[uλx,uλy]T是虚拟控制输入,且有: fλ=[fλx,fλy]T是集总干扰,且有: 为了使四旋翼不产生导致碰撞的侵略垂直机动,因此将系统输入的归结到干扰项fλ中; 所述S3中摆动时摆角的快速收敛并主动抗干扰,此干扰为模型的不确定性和外部干扰,设置有外环和内环,外环为控制环,内环为姿态环,设计外环的第一个组成部分:消摆控制器,将简化后的摆角模型4改写为状态空间表达式: 其中,x1和x2分别表示四旋翼的摆角和摆角角速度,假设所需的状态由以下参考模型生成: 针对公式10的模型设计的基于不确定性与干扰估计器的鲁棒控制算法表示为: uλ0是标称控制器,被设计为: 其中uλd是前馈项,在这个鲁棒镇定问题中被视为零,kp=diag{kpx,kpy}和kd=diag{kdx,kdy}是反馈增益,是四旋翼摆角跟踪误差,是角速度跟踪误差,并且在这个问题中,摆角x1d和x2d的期望值被视为零;将公式13代入公式12,得到: 14 是由TVUDE产生的干扰估计信号,在时域上设计为: 其中Tλt=diag{Tλxt,Tλyt}是一个人为设计的时变参数矩阵,结合公式4和公式12,得到
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