一种基于避障策略的旋翼无人机抗干扰安全控制方法技术

技术编号:42684625 阅读:45 留言:0更新日期:2024-09-10 12:33
本发明专利技术涉及航空航天技术领域,且公开了一种基于避障策略的旋翼无人机抗干扰安全控制方法,包括以下步骤,步骤一:考虑姿态角与高度约束以及未知外部干扰,构建旋翼无人机姿态与高度非线性系统模型;步骤二:利用约束信息和系统实时输出,设计一类避障算法得到分段可微的安全期望跟踪信号;并结合步骤一所构建的系统模型,将跟踪误差系统转换为具有跳变动态的切换系统;步骤三:基于步骤二构建的切换误差系统,构建具有跳变状态的切换误差系统,结合干扰观测器与反步法,设计基于避障算法的鲁棒切换跟踪控制器。本发明专利技术能够使得旋翼无人机在考虑常值姿态角与高度约束以及未知外部干扰影响下,在保证系统安全性与稳定性的基础上,完成对预设期望信号的跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空航天,具体为一种基于避障策略的旋翼无人机抗干扰安全控制方法


技术介绍

1、近年来,旋翼无人机凭借其定点悬停、垂直起降、适用环境广和可任意方向飞行等优点,在高空拍摄、航道巡检、防震救灾、防疫消杀、定点物资投放等方面均取得了令人瞩目的表现。旋翼无人机系统具有高度非线性、强耦合、时变、开环不稳定等特性。要实现旋翼无人机系统的定点悬停、前飞后飞、自主起降等飞行目标具有较大的难度。然而由于旋翼无人机在现实世界多个领域具有极高的应用价值,所以开发旋翼无人机自主飞行控制技术具有深远意义。毫无疑问,先进的自主飞行控制技术是解决上述问题的核心。

2、旋翼无人机在飞行过程中,由于发动机抖动、外部环境的变化(如阵风干扰)等因素的存在,会给系统的稳定性带来困扰。特别是在飞行控制系统运行时,若不考虑系统不确定和外部扰动所带来的影响,可能导致系统性能的恶化。除此之外,旋翼无人机在飞行过程中必然存在着各种安全保护机制,如姿态限制、高度约束等。因此,所设计的控制器需保证系统状态量始终保持在安全边界内,才能安全有效地完成预设任务。若无人机飞行过程中的受限问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于避障策略的旋翼无人机抗干扰安全控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种旋翼无人机抗干扰切换安全控制方法,其特征在于:在步骤一中,与分别表示直升机所受到的力矩与力的干扰,Σ=[Σx,Σy,Σz]T与Tmr分别表示直升机在三个向机体轴方向上的合力矩与主旋翼拉力,直升机质量m0,重力加速度g。

3.根据权利要求1所述的一种旋翼无人机抗干扰切换安全控制方法,其特征在于:在步骤二中,通过模型转换,将针对旋翼无人机姿态与高度系统的安全跟踪控制问题转换为了针对带跳变的切换误差系统的镇定控制问题。

【技术特征摘要】

1.一种基于避障策略的旋翼无人机抗干扰安全控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种旋翼无人机抗干扰切换安全控制方法,其特征在于:在步骤一中,与分别表示直升机所受到的力矩与力的干扰,σ=[σx,σy,σz]t与tmr分别表示直升机在三个向...

【专利技术属性】
技术研发人员:马浩翔陶发展王楠郭得岁付主木王俊司鹏举刘沛佳阎坤熊师洵冀保峰张中才龙昱成任若楠
申请(专利权)人:河南科技大学
类型:发明
国别省市:

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