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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：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：CN113467520A
公开(公告)日：2021-10-01
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：CN113359427B
公开(公告)日：2022-09-06
申请号：CN202110799601.3
申请日：2021-07-15
Applicant: 南开大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本公开提供了多无人机协同飞行吊运系统及定位消摆控制方法，包括：获取系统状态的测量值；构造多无人机协同飞行吊运系统的储能函数；根据飞行器和负载在平衡点稳定后的受力关系获得系统的前馈补偿；基于储能函数和前馈补偿设计非线性控制器；结合控制器形式利用系统状态的测量值得到输入信号；在上述控制输入信号的驱动下，完成各飞行器定位与负载摆动消除的目标，实现多无人机协同飞行吊运；提升消摆控制效果；根据所述非线性控制方法，得到的状态反馈控制器能够实现飞行器定位与负载消摆的双重目标，提升飞行器吊运系统的载重能力以及多个飞行器之间飞行的协调性与安全性，以及提高系统的实际性能。
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公开(公告)号：CN113031655B
公开(公告)日：2022-05-03
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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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113359427A
公开(公告)日：2021-09-07
申请号：CN202110799601.3
申请日：2021-07-15
Applicant: 南开大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本公开提供了多无人机协同飞行吊运系统及定位消摆控制方法，包括：获取系统状态的测量值；构造多无人机协同飞行吊运系统的储能函数；根据飞行器和负载在平衡点稳定后的受力关系获得系统的前馈补偿；基于储能函数和前馈补偿设计非线性控制器；结合控制器形式利用系统状态的测量值得到输入信号；在上述控制输入信号的驱动下，完成各飞行器定位与负载摆动消除的目标，实现多无人机协同飞行吊运；提升消摆控制效果；根据所述非线性控制方法，得到的状态反馈控制器能够实现飞行器定位与负载消摆的双重目标，提升飞行器吊运系统的载重能力以及多个飞行器之间飞行的协调性与安全性，以及提高系统的实际性能。
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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：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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