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一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法技术

技术编号:42457546 阅读:26 留言:0更新日期:2024-08-21 12:47
本发明专利技术公开一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其重要步骤包括:构造单段式初始轨迹、均匀分段并初始化由节点状态构成的决策向量、使用降维逆动力学模型重构飞行过程的未知自由度、计算轨迹代价函数并做优化迭代、重建高采样率过渡阶段飞行轨迹用于飞行控制前馈。本发明专利技术的有益之处在于:建立了尾座式电动飞行器的降维逆动力学模型,通过精准挑选起降过渡阶段的纵向飞行剖面中俯仰角和高度作为决策自由度,设计了一种高效的完整轨迹重构方法用于轨迹规划,可以适用于飞行过程涉及垂直起降、整机倾转过渡阶段的任意气动特性飞行器,从工程实用角度给出可以提高飞行可靠性、降低能量消耗的参考飞行轨迹。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及尾座式电动垂直起降飞行器以及运动轨迹规划与控制,具体是一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,尤其是能够适配任意气动特性、任意执行机构布局、支持双向过渡阶段、实现能量-时间统筹考虑的规划方法。


技术介绍

1、近年来随着无人机在各领域的逐渐普及,以及全电动力旋翼推进技术的进步,一类尾座式电动垂直起降飞行器再次成为低空经济的关注热点。不同于多旋翼、复合翼或倾转翼飞行器,尾座式电动飞行器仅配置单一形态的旋翼动力阵列,不含复杂的倾转机构,依靠独有的飞行规划与控制技术实现整机倾转机动,满足竖直姿态起飞降落和水平巡航之间的双向过渡,因此可兼顾低成本和高可靠性。

2、尽管如此,尾座式电动飞行器的实现仍然存在较多理论和工程困难,其中起降过渡阶段的飞行轨迹规划对于飞行安全和能耗优化具有重要意义,因此需要有针对性地专利技术实用方法。


技术实现思路

1、针对上述现有技术中的难点问题,本专利技术提出一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其主体结构由方法初始化、优化迭代模块和轨迹重构本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于,包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于:所述时间归一化采样矩阵,是一类由单位时间序列的连续幂次构成的定常矩阵,只需做一次矩阵乘法即可生成同幂次多项式的采样序列。

3.根据权利要求2所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于:取采样数100,对应归一化时间步长0.01,针对五次多项式的时间归一化采样矩阵为如下100×6定常矩阵:

4.根据权利要求1所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划...

【技术特征摘要】

1.一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于,包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于:所述时间归一化采样矩阵,是一类由单位时间序列的连续幂次构成的定常矩阵,只需做一次矩阵乘法即可生成同幂次多项式的采样序列。

3.根据权利要求2所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于:取采样数100,对应归一化时间步长0.01,针对五次多项式的时间归一化采样矩阵为如下100×6定常矩阵:

4.根据权利要求1所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于:所述多项式系数计算矩阵是一种在归一化自变量区间上根据双边条件计算指定幂次多项式系数的定常矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于:对于三次、五次、七次多项式的系数计算矩阵分别为:

6.根据权利要求1所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于:所述给定双边条件采用物理量的零至二阶导数,相应的多项式轨迹为五次多项式,相应的时间归一化采样矩阵中时间最高为五次幂。

7.根据权利要求1所述的一种用于尾座式电动飞行器起降过渡阶段的轨迹规划方法,其特征在于:所述多段均分时间归一...

【专利技术属性】
技术研发人员:邱炜范丽文广为
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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