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公开(公告)号：CN108897312A
公开(公告)日：2018-11-27
申请号：CN201810453623.2
申请日：2018-05-14
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 多无人飞行器对大规模环境的持续监控路径规划方法，本发明通过科学地规划飞行器的监控路径，实现环境覆盖效率的最大化。对于大规模环境，既要保证对整个环境覆盖的完整性，又要在监控过程中采集到尽可能精确可靠的信息，直接进行最优覆盖路径的计算是十分困难的。该方法基于分块优化思想，首先，将整体环境划分成若干小面积子区域，在每一个子区域中计算出覆盖该区域的最优路径，通过设定特定的约束，各个子区域内的路径可以最终连接成一条整体路径，即飞行器最终对整个环境的监控路径。除了覆盖效果，本方法也考虑飞行消耗的能量、时间等因素，力求规划出适于飞行器跟踪的高效监控路径。本发明方法经过仿真和实验验证有效可行。
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公开(公告)号：CN119511730A
公开(公告)日：2025-02-25
申请号：CN202411665712.5
申请日：2024-11-20
Applicant: 南开大学 , 先进计算与关键软件(信创)海河实验室
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明属于非线性欠驱动机电系统自动控制领域，提供了一种飞行双臂系统的自适应非线性鲁棒控制方法及系统，包括基于测量的双臂几何参数，建立双臂运动学模型；根据双臂运动学模型，分析双臂运动对系统质心的影响，利用质点系动量定理，构建无人机动力学模型；设计深度神经网络前馈项，并基于无人机动力学模型设计鲁棒性误差积分反馈项，构建完整非线性鲁棒控制器；实时获取飞行双臂系统状态反馈信号，根据自适应更新律为深度神经网络的每一层提供实时权重，利用非线性鲁棒控制器，计算使无人机实现精准轨迹跟踪的控制信号，并在此信号的驱动下，完成无人机的精准轨迹跟踪。
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公开(公告)号：CN115167145B
公开(公告)日：2024-05-10
申请号：CN202210944886.X
申请日：2022-08-08
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明属于机电系统控制领域，提供了一种飞行吊运负载移动平台降落控制方法及系统，该系统属于无人操作系统，控制方法属于机电系统控制领域。该系统由飞行吊运系统与移动平台构成，其中飞行吊运系统为绳长可自主调节的空中运输系统，移动平台为各类地面移动车辆与水面移动船舶。由于实际运输中系统阻力系数未知，并且运送过程负载的摆动也会对降落产生影响。因此，在考虑以上问题的同时，针对该平台设计了未知阻力系数自适应更新律及相应跟踪控制方法，保证了飞行吊运负载的移动平台精准降落。实验结果表明，所提方法能够有效的抑制负载的摆动，并且能够保证负载的精准投放。
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公开(公告)号：CN113031655A
公开(公告)日：2021-06-25
申请号：CN202110308177.8
申请日：2021-03-23
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明提供了一种伴有负载升降的飞行吊运系统及其控制方法，对飞行吊运系统进行建模，构造系统的储能函数；基于储能函数构造非线性控制器，所述非线性控制器被配置为以无人机定位和吊绳绳长调节与负载摆动消除的双重目标为控制目标；根据无人机位姿以及负载摆动状况的测量值，结合非线性控制器结构，确定非线性控制器的实际输入信号；基于实际输入信号，所述非线性控制器进行无人机定位和绳长调节与负载摆动消除。本发明实现无人机的位置和绳长的跟踪以及负载摆动的消除，能够使飞行吊运系统适用于更复杂的场景。
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公开(公告)号：CN108897312B
公开(公告)日：2021-06-04
申请号：CN201810453623.2
申请日：2018-05-14
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 多无人飞行器对大规模环境的持续监控路径规划方法，本发明通过科学地规划飞行器的监控路径，实现环境覆盖效率的最大化。对于大规模环境，既要保证对整个环境覆盖的完整性，又要在监控过程中采集到尽可能精确可靠的信息，直接进行最优覆盖路径的计算是十分困难的。该方法基于分块优化思想，首先，将整体环境划分成若干小面积子区域，在每一个子区域中计算出覆盖该区域的最优路径，通过设定特定的约束，各个子区域内的路径可以最终连接成一条整体路径，即飞行器最终对整个环境的监控路径。除了覆盖效果，本方法也考虑飞行消耗的能量、时间等因素，力求规划出适于飞行器跟踪的高效监控路径。本发明方法经过仿真和实验验证有效可行。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112829930A
公开(公告)日：2021-05-25
申请号：CN202110266389.4
申请日：2021-03-17
Applicant: 南开大学
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：CN117669219A
公开(公告)日：2024-03-08
申请号：CN202311677628.0
申请日：2023-12-08
Applicant: 南开大学
IPC: G06F30/20 , G06F17/16 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开一种基于图搜索与拉力优化的双无人机吊运系统轨迹规划方法，首先基于运动基元将状态空间离散化；其次设置启发式函数，基于图搜索生成负载轨迹，并检测负载轨迹可行性；再次构建构造吊绳拉力非线性优化问题模型，求解最优吊绳拉力；最后根据负载可行轨迹与最优吊绳拉力计算无人机轨迹，驱动无人机将负载运送至目标位置。在图搜索阶段，通过运动基元对状态空间离散化，可以将负载轨迹生成问题转化为图搜索问题，进而得到平滑的高阶负载轨迹。在拉力优化阶段，通过构建非线性优化问题获得最优吊绳拉力，并利用无人机与负载间的位置关系计算得到每架无人机的轨迹。该方法能够在保证系统安全的前提下，将负载平稳运送至期望位置。
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公开(公告)号：CN116880562A
公开(公告)日：2023-10-13
申请号：CN202310961036.5
申请日：2023-08-01
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明涉及非线性欠驱动机电系统轨迹规划的技术领域，尤其涉及一种多无人机协同吊运系统约束空间穿越轨迹规划方法及系统。该方法包括，基于吊运系统构成的多面体体积和吊绳拉力，构建约束空间下的吊运系统穿越队形优化模型，得到吊运系统穿越约束空间的最优队形；计算吊运系统穿越约束空间的最优队形下的外接球球心和半径；基于外接球球心和半径，考虑动力学约束、驱动器约束和航迹点约束，构建基于时间最优的吊运系统穿越约束空间轨迹规划模型；基于外接球球心、无人机和负载间的相对位置关系，采用吊运系统穿越约束空间轨迹规划模型，得到吊运系统穿越约束空间的轨迹；在吊运系统穿越约束空间的轨迹的引导下，完成负载运送任务。
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公开(公告)号：CN115167145A
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202210944886.X
申请日：2022-08-08
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明属于机电系统控制领域，提供了一种飞行吊运负载移动平台降落控制方法及系统，该系统属于无人操作系统，控制方法属于机电系统控制领域。该系统由飞行吊运系统与移动平台构成，其中飞行吊运系统为绳长可自主调节的空中运输系统，移动平台为各类地面移动车辆与水面移动船舶。由于实际运输中系统阻力系数未知，并且运送过程负载的摆动也会对降落产生影响。因此，在考虑以上问题的同时，针对该平台设计了未知阻力系数自适应更新律及相应跟踪控制方法，保证了飞行吊运负载的移动平台精准降落。实验结果表明，所提方法能够有效的抑制负载的摆动，并且能够保证负载的精准投放。
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公开(公告)号：CN113467252B
公开(公告)日：2022-06-24
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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