哈尔滨工业大学人工智能研究院有限公司纪小宇获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学人工智能研究院有限公司申请的专利基于滑模自抗扰和改进PD的带臂旋翼飞行器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:CN116627151B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10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:202310445107.6,技术领域涉及:G05D1/495;该发明授权基于滑模自抗扰和改进PD的带臂旋翼飞行器控制方法及系统是由纪小宇;韩成哲;丁一航;吴桐;张瑞先;蔡博;翁睿设计研发完成,并于2023-04-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于滑模自抗扰和改进PD的带臂旋翼飞行器控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于滑模自抗扰和改进PD的带臂旋翼飞行器控制方法及系统,其中,该方法包括:分别构建旋翼飞行器和机械臂的动力学模型;根据机械臂的动力学模型构建改进PD控制器;估计机械臂动作时对旋翼飞行器平台的总干扰估计值;根据旋翼飞行器的动力学模型构建位置环和姿态环的滑模自抗扰控制器;根据总干扰估计值输入该滑模自抗扰控制器中进行补偿,得到输出系统控制量,并将其转化为四个旋翼的速度控制量。该方法利用扩张状态观测器来观测旋翼飞行器平台受到的机械臂扰动,并结合非线性的滑模变结构控制实时补偿机械臂作业产生的干扰,同时基于动力学模型设计机械臂的改进PD控制器,提高带臂旋翼飞行器的作业精度和稳定性。
本发明授权基于滑模自抗扰和改进PD的带臂旋翼飞行器控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于滑模自抗扰和改进PD的带臂旋翼飞行器控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1,构建旋翼飞行器的动力学模型和机械臂的动力学模型; 步骤S2,根据所述机械臂的动力学模型构建改进PD控制器; 步骤S3,基于扩张状态观测器估计机械臂动作时对旋翼飞行器平台的总干扰估计值; 步骤S4,根据所述旋翼飞行器的动力学模型构建位置环和姿态环的滑模自抗扰控制器; 步骤S5,根据所述总干扰估计值输入所述位置环和姿态环的滑模自抗扰控制器中进行补偿,得到输出系统控制量,并将所述系统控制量转化为四个旋翼的速度控制量; 所述步骤S4具体包括: 步骤S401,预设滑模面构建位置环的传统滑模控制器; 步骤S402,构造指数趋近率使所述传统滑模控制器收敛到所述滑模面上,并根据所述指数趋近率计算位置环控制量,以构建出位置环的滑模控制器; 步骤S403,根据所述位置环控制量计算并输出姿态期望值和升力控制量; 步骤S404,根据所述姿态期望值构建姿态环的传统滑模控制器,计算并输出三轴力矩控制量; 步骤S405,根据所述三轴力矩控制量并结合所述总干扰估计值,构建具有自抗扰能力的姿态环滑模控制器; 步骤S406,构造李雅普诺夫函数证明所述位置环和姿态环的滑模自抗扰控制器的稳定性。
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