基于部分反馈线性化四旋翼无人机吊挂飞行控制方法技术

本发明专利技术涉及一种四旋翼无人机负载飞行的控制方法，为提出一种基于部分反馈线性化方法的非线性控制器，实现四旋翼无人机轨迹跟踪的同时较好地抑制吊挂负载在飞行中的摆动。本发明专利技术采用的技术方案是，基于部分反馈线性化四旋翼无人机吊挂飞行控制方法，在设置有用于吊载物品的吊绳的无人机上实现，步骤是，建立非线性动力学模型，运用部分反馈线性化方法对四旋翼无人机吊挂飞行过程的非线性动力学模型进行部分线性化，进而设计控制器实现无人机控制。本发明专利技术主要应用于四旋翼无人机负载飞行的控制场合。

Flight control method of four rotor unmanned aerial vehicle suspension based on partial feedback linearization

The invention relates to a four rotor UAV flight load control method, put forward a nonlinear controller based on feedback linearization method part, the realization of the four rotor and man-machine trajectory tracking restrain the slung load in flight swing. The technical scheme of the invention is that the partial feedback linearization of four rotor UAV flight control method based on the suspension, is used for lifting sling load items of the UAV implementation step is establishing a dynamic model, using the nonlinear dynamics model of partial feedback linearization method for UAV flight on the four hanging of rotor partial linearization, and then design a controller for UAV control. The invention is mainly applied to the control situation of the load flying of the four rotor unmanned aerial vehicle.

【技术实现步骤摘要】
基于部分反馈线性化四旋翼无人机吊挂飞行控制方法
本专利技术涉及一种四旋翼无人机负载飞行的控制方法，特别是涉及四旋翼无人机以吊挂方式负载物体飞行的控制方法。
技术介绍
四旋翼无人机是一种多旋翼结构的飞行器。由于四旋翼无人机便利、廉价、机动性能强的优势，近年来四旋翼无人机吊挂飞行系统越来越受到人们的关注。目前国内研究人员的相关研究工作多为针对全尺寸直升机吊挂飞行中，面向飞行员的操作控制性性能问题，以及针对吊挂绳索和吊挂载荷的空气动力学特性分析问题(期刊：南京航空航天大学学报；著者：齐万涛，陈仁良；出版年月：2011年；文章题目：直升机吊挂飞行稳定性和操纵性分析；页码：406-412)。而对微、小型多旋翼无人机的吊挂飞行问题涉及相对较少。国外研究人员针对无人机直升机吊挂飞行的问题提出了一些不同的控制方法。G.Wu等人(期刊：IEEEAccess；著者：G.Wu,K.Sreenath；出版年月：2015年；文章题目：Variation-BasedLinearizationofNonlinearSystemsEvolvingonSO(3)andS2；页码：1592–1604)提出一种针对SO(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于部分反馈线性化四旋翼无人机吊挂飞行控制方法，其特征是，在设置有用于吊载物品的吊绳的无人机上实现，步骤是，建立非线性动力学模型，运用部分反馈线性化方法对四旋翼无人机吊挂飞行过程的非线性动力学模型进行部分线性化，进而设计控制器实现无人机控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于部分反馈线性化四旋翼无人机吊挂飞行控制方法，其特征是，在设置有用于吊载物品的吊绳的无人机上实现，步骤是，建立非线性动力学模型，运用部分反馈线性化方法对四旋翼无人机吊挂飞行过程的非线性动力学模型进行部分线性化，进而设计控制器实现无人机控制。2.如权利要求1所述的基于部分反馈线性化四旋翼无人机吊挂飞行控制方法，其特征是，进一步具体步骤是，首先通过对四旋翼无人机吊挂飞行过程中的无人机和吊挂物体分别进行受力分析，从而获得四旋翼无人机吊挂飞行过程的非线性动力学模型：式(1)中各变量定义如下：mQ和mL分别为四旋翼无人机和负载的质量，L为绳长，γ为绳索与竖直方向的夹角，g为重力加速度，(xQ,zQ)为四旋翼飞行器在二维空间中的位置坐标，Fnx和Fny分别为：式(2)中，F为四旋翼无人机提供的总升力，θ为其俯仰角；吊挂绳索上的张力大小T的表达式如下：之后提出针对如式(1)所示系统的控制器设计：式(4)中，各符号含义如下：式(5)中kpx,kpz,kdx,kz,kγ均为控制增益，且大于零；ex和ez分别表示四旋翼飞行器在x轴和z轴方向上的位置误差ex＝xQ-xd，ez＝zQ-zd，(xd,zd)为四旋翼飞行器的目标位置；式(5)控制增益中的kpx与kdx分别代表控制器中针对x控制方向的“比例项”与...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲜斌，杨森，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12