一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法技术

技术编号:44585881 阅读:18 留言:0更新日期:2025-03-14 12:46
本发明专利技术提供一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法,包括以下步骤:以牛顿‑欧拉方程为基础建立变形四旋翼飞行器的动力学模型;构造目标函数;设置约束条件;所述约束条件包括:航路点约束、连续性约束、微分约束以及走廊约束;时间分配;采用时间均匀分配,即每个分段轨迹所用时间均相同;二次规划问题求解;把分段多项式的系数设置为待优化参数,把目标函数转化二次规划问题,添加航路点约束、连续性约束和微分约束作为等式约束,添加走廊约束及相关最值约束作为不等式约束,通过MATLAB得到最优轨迹。本发明专利技术仿真结果表明,本发明专利技术能够实现变形四旋翼的轨迹最优路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨迹规划方法的,具体而言,尤其涉及一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法


技术介绍

1、四旋翼无人机(uav)具有结构简单、操作灵活、适应性强等特点,在航拍、侦察、物流运输等领域得到了广泛应用。传统四旋翼的电机和螺旋桨安装在固定框架上,这种欠驱动的结构特点限制了其快速机动的能力。受一些生物如鸟类、苍鹰等飞行行为的启发,许多人认为变形能使四旋翼具有更好的性能,可以使其可以在飞行过程中改变形状,以适应不同的环境。

2、目前关于变形无人机的研究主要在机构设计及可行性验证方面。而作为实现自主飞行的基础,轨迹规划必不可少。当前四旋翼无人机轨迹规划采用的方法主要有三种:基于搜索的轨迹规划方法、基于采样的轨迹规划方法以及基于数值优化求解的轨迹规划方法。基于数值优化求解的轨迹规划方法能考虑到无人机的动力学等约束条件,通过把这些约束条件转化为优化问题的约束项得到满足无人机自身物理特性和环境限制的平滑轨迹。然而以往的工作大多都在研究其结构可行性以及改进控制器,很少有工作在轨迹规划中考虑变形因素。


技术实现思路<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法,其特征在于,所述变形四旋翼飞行器的动力学模型为:

3.根据权利要求1所述的一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法,其特征在于,所述S2中,由四旋翼的微分平坦特性,状态和输入写成平坦输出及其导数的代数函数;u5表示控制臂长的电机的输入;由于臂长l为系统的状态向量之一,因此也是系统的平坦输出之一;令把平坦输出空间中的轨迹以分段多项式函数表示为:

4.根据权利要求1所述的一种基于变形四旋翼飞行器...

【技术特征摘要】

1.一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法,其特征在于,所述变形四旋翼飞行器的动力学模型为:

3.根据权利要求1所述的一种基于变形四旋翼飞行器动力学模型的轨迹规划方法,其特征在于,所述s2中,由四旋翼的微分平坦特性,状态和输入写成平坦输出及其导数的代数函数;u5表示控制臂长的电机的输入;由于臂长l为系统的状态向量之一,因此也是系统的平坦输出之一;令把平坦输出空间中的轨迹以分段多项式函数表示为:

4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵娜秦超君骆煜东龙思安陈荣
申请(专利权)人:大连海事大学
类型:发明
国别省市:

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