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公开(公告)号：CN112829930B
公开(公告)日：2024-12-13
申请号：CN202110266389.4
申请日：2021-03-17
Applicant: 南开大学
IPC: B64U70/20 , B64U10/14 , B64U101/00
Abstract: 本发明涉及一种旋翼无人机用自主回收与释放装置，该装置安装在旋翼无人机上方，可以实现旋翼无人机在回收网作用下的自主回收与释放，其结构包括丝杆、至少两组连杆组件，所述丝杆设置于矩形套筒内部并与驱动电机的输出端相连接，丝杆上螺纹配合限位螺母，丝杆底部分别套设压缩弹簧、连杆滑块，所述至少两组连杆组件的短连杆分别通过设置于矩形套筒上的长条形缺口与连杆滑块相连接，所述至少两组连杆组件的长连杆分别与矩形套筒顶部相连接。本发明所述旋翼无人机用自主回收与释放装置体积小、重量轻，可以适用于体积、载荷较小的小型旋翼无人机使用，具有很强的位置误差容忍和姿态误差容忍能力，回收时控制精度要求低，极大程度地降低了控制难度。
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公开(公告)号：CN111176318B
公开(公告)日：2022-12-06
申请号：CN202010084607.8
申请日：2020-02-10
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开了一种面向消除稳态误差的飞行吊运系统定位消摆方法及系统，属于机电系统控制领域。该方法包括：根据系统三维空间的非线性模型，无需线性化与其他简化操作，提出了一种新颖的非线性状态反馈控制方法，其中所构造的积分项可消除实际飞行中的稳态误差。此外，此方法兼顾了驱动约束和负载摆动动态，在避免饱和问题的同时加快了摆动的抑制。实验结果表明，与现有方法相比，所提控制方案在摆动抑制和飞行器定位等方面具有更好的暂态性能。
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公开(公告)号：CN113467520B
公开(公告)日：2022-11-29
申请号：CN202110943967.3
申请日：2021-08-17
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本公开提出了一种具有双摆摆动效应的飞行吊运系统控制方法，包括：获取具有双摆摆动效应的飞行吊运系统的实际状态的测量值；将所述测量值输入预设的非线性控制器内，对所述具有双摆摆动效应的飞行吊运系统进行控制；其中，所述非线性控制器基于储能函数构造，所述非线性控制器被配置为以无人机定位和负载及挂钩的摆动消除为控制目标；本公开在二级摆飞行吊运系统的系统能量基础上，添加无人机与吊钩/负载的信息，构造出一个新的储能函数，由此设计非线性控制器来实现精确定位和有效抑制负载及吊钩摆动的目标。
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公开(公告)号：CN110376890B
公开(公告)日：2022-09-30
申请号：CN201910638728.X
申请日：2019-07-16
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种基于能量分析的二级摆飞行吊运系统控制方法。针对三维空间的二级摆多旋翼飞行器吊运系统，建立了系统的动力学模型，并在此基础上提出了一种非线性反馈控制方法，实现了多旋翼无人机的同时定位和摆动抑制。具体地，通过分析吊运系统的能量方程，设计了非线性反馈控制器，并加入耦合项以提高瞬态控制性能。随后，通过基于李雅普诺夫的严格稳定性分析验证了系统的平衡点是渐近稳定的。此外，在硬件实验平台上继续对所提算法进行验证，包括其对各种不确定性和干扰的鲁棒性。实验结果表明，本发明能够较好的完成控制目标，在暂态性能和鲁棒性方面表现出了更好地控制效果。
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公开(公告)号：CN112859895B
公开(公告)日：2022-06-10
申请号：CN202110036731.1
申请日：2021-01-12
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种面向拉力优化和动态过程设计的双无人机吊运系统载荷重分配方法，属于机电系统控制领域。该方法包括：首先通过构建拉力优化指标，从而确定系统的最终状态。其次，在载荷动态调整过程中，充分考虑任务约束、安全约束以及驱动器约束，保证整个系统能够平稳、快速地到达期望状态。实验结果表明，所提方案能够快速、高效完成载荷重分配任务。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113467252A
公开(公告)日：2021-10-01
申请号：CN202110905820.5
申请日：2021-08-06
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种基于负载广义位移的双无人机吊运系统非线性自适应控制方法，属于机电系统控制领域。该方法包括：根据系统二维平面模型，无需线性化与其他简化操作，提出了一种新颖的非线性自适应控制方法。该方法在考虑飞行器所受空气阻力的同时，通过引入负载摆角状态耦合，在保障完成飞行器定位任务的基础上，加快了对负载摆动的抑制。实验结果表明，所提方案在抑制负载摆动以及快速完成飞行器定位任务方面具有良好的性能。
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公开(公告)号：CN109725643B
公开(公告)日：2021-08-10
申请号：CN201910013881.3
申请日：2019-01-08
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于主动建模的旋翼飞行器非平衡负载吊运系统的控制方法，属于非线性欠驱动机电系统自动控制的技术领域。在飞行器悬停过程中，当负载突变为不平衡状态时，能够确保旋翼飞行器稳定到悬停点附近。首先建立旋翼飞行器的线性化动力学模型，称为参考模型；当负载变化时，该参考模型与旋翼飞行器吊运系统真实模型之间将存在很大的偏差。本发明将参考模型与真实模型之间的差定义为模型差，并提出通过卡尔曼滤波实时估计该模型差，称为主动建模。同时，为了抑制模型差对系统性能的影响，本发明提出了基于主动建模的模型差补偿串级控制策略。在实际四旋翼飞行器上的实验结果表明，本发明行之有效，在负载突变的情况下，依然确保系统稳定在悬停点附近。
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公开(公告)号：CN108319281B
公开(公告)日：2021-02-02
申请号：CN201810013743.0
申请日：2018-01-08
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于时间最优的旋翼飞行器吊运系统运动规划方法，能够得到时间最优的飞行器定位与负载消摆轨迹，属于非线性欠驱动机电系统自动控制领域。首先建立完整的系统动力学模型，随后将系统表达为以加加速度为输入的非线性仿射形式。在离散化和近似化处理之后，可以将原本的时间最优运动规划问题转化为标准的非线性规划问题，这一过程中考虑负载摆动、飞行器速度、加速度、加加速度等各种约束。最后，利用序列二次规划方法即可对该问题进行求解。本发明在处理中无需线性化操作，保留了系统原本的属性，且可以加入对系统状态轨迹和输入量的约束；此外，该方法将飞行器加速度设为输入，从而得到加速度连续的轨迹，以免电机振动而影响其使用寿命。
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公开(公告)号：CN110376890A
公开(公告)日：2019-10-25
申请号：CN201910638728.X
申请日：2019-07-16
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种基于能量分析的二级摆飞行吊运系统控制方法。针对三维空间的二级摆多旋翼飞行器吊运系统，建立了系统的动力学模型，并在此基础上提出了一种非线性反馈控制方法，实现了多旋翼无人机的同时定位和摆动抑制。具体地，通过分析吊运系统的能量方程，设计了非线性反馈控制器，并加入耦合项以提高瞬态控制性能。随后，通过基于李雅普诺夫的严格稳定性分析验证了系统的平衡点是渐近稳定的。此外，在硬件实验平台上继续对所提算法进行验证，包括其对各种不确定性和干扰的鲁棒性。实验结果表明，本发明能够较好的完成控制目标，在暂态性能和鲁棒性方面表现出了更好地控制效果。
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公开(公告)号：CN109725643A
公开(公告)日：2019-05-07
申请号：CN201910013881.3
申请日：2019-01-08
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种基于主动建模的旋翼飞行器非平衡负载吊运系统的控制方法，属于非线性欠驱动机电系统自动控制的技术领域。在飞行器悬停过程中，当负载突变为不平衡状态时，能够确保旋翼飞行器稳定到悬停点附近。首先建立旋翼飞行器的线性化动力学模型，称为参考模型；当负载变化时，该参考模型与旋翼飞行器吊运系统真实模型之间将存在很大的偏差。本发明将参考模型与真实模型之间的差定义为模型差，并提出通过卡尔曼滤波实时估计该模型差，称为主动建模。同时，为了抑制模型差对系统性能的影响，本发明提出了基于主动建模的模型差补偿串级控制策略。在实际四旋翼飞行器上的实验结果表明，本发明行之有效，在负载突变的情况下，依然确保系统稳定在悬停点附近。
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