北京理工大学长三角研究院(嘉兴);北京理工大学李杰获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学长三角研究院(嘉兴);北京理工大学申请的专利基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的四旋翼无人机鲁棒精确编队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:CN119828758B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-13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:202411841283.2,技术领域涉及:G05D1/695;该发明授权基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的四旋翼无人机鲁棒精确编队控制方法是由李杰;段直霖;夏元清;潘振华;王睿哲;林洁;杜欣悦设计研发完成,并于2024-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的四旋翼无人机鲁棒精确编队控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的四旋翼无人机鲁棒精确编队控制方法。基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的四旋翼无人机鲁棒精确编队控制方法,包括以下步骤:步骤S1:估计虚拟领航四旋翼无人机状态;步骤S2:建立虚拟控制网络;步骤S3:虚拟领航四旋翼无人机的轨迹由轨迹规划生成,每个跟随者四旋翼无人机对于虚拟领航四旋翼无人机进行轨迹跟踪,并且独立应用该跟随者四旋翼无人机的自抗扰控制器。本发明公开的基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的四旋翼无人机鲁棒精确编队控制方法,其有益效果在于,为每个跟随者开发了一个分布式观测器来估计虚拟领导者的位置坐标,大大降低了通信成本。
本发明授权基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的四旋翼无人机鲁棒精确编队控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于虚拟控制网络和自抗扰控制器的四旋翼无人机鲁棒精确编队控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1:估计虚拟领航四旋翼无人机状态; 步骤S2:建立虚拟控制网络; 步骤S3:虚拟领航四旋翼无人机的轨迹由轨迹规划生成,每个跟随者四旋翼无人机对于虚拟领航四旋翼无人机进行轨迹跟踪,并且独立应用该跟随者四旋翼无人机的自抗扰控制器,使得每个跟随者四旋翼无人机自行估计虚拟领航四旋翼无人机的状态,以最终获得每个跟随者四旋翼无人机相对于虚拟领航四旋翼无人机的轨迹; 步骤S3的“轨迹跟踪”,具体实施为以下步骤:轨迹跟踪采用级联控制方法,包括外环位置控制和内环姿态控制; “外环位置控制”,具体实施为以下步骤: 步骤S7的四旋翼无人机的空气动力学模型由式17和式18表征: 其中,Ux,Uy,Uz是虚拟控制值,由Ux,Uy,Uz计算内环姿态控制命令;fx,fy,fz被视为总扰动,wx,wy,wz是各种内部和外部的干扰;对于外环位置控制,令[xcyczc]T为跟随者的位置命令,[xyz]T是从动者位置坐标的实时反馈,将式16改写为式19; 其中,xr,yr,zr表示虚拟长机在僚机的航向坐标系{W}下的位置,xL,yL,zL是由从动无人机估计的虚拟领导者的位置坐标;基于式19,得到式20: 其中,是从动无人机在航向坐标系统中虚拟领导者的预期位置坐标; 基于式17至式20,设计并且获得基于LADRC的位置控制器,由式21至式23表征: 其中,rx0,ry0,rz0是影响跟踪输入信号速度的参数,βxi,βyi,βzi,i=1,2,3是需要调整的ESO增益,kxi,kyi,kzi,i=1,2是需要调整的控制律的增益; “内环姿态控制”,具体实施为以下步骤: 已知ψc,由式24得到内环姿态角度控制命令φc,θc,ψc: 由内环姿态角度控制命令φc,θc,ψc和控制量U4,进行姿态回路控制器设计,由式25表征: 其中,Vi=1,2,3为虚拟控制值,则得到式26: 由式26设计SADRC控制器,由式27至式29表征: 其中,式18中,φ是滚转角;φ是俯仰角;ψ是偏航角;K是x轴风阻系数;K是y轴风阻系数;K是z轴风阻系数; 其中,式27中,fale由公式30表征: 其中,式30中,α是线性区间;δ是LESO和NLeso性能的临界点;γ是fal函数中的幂次参数。
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