无人机四绳吊挂运输系统动力学与控制
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V279; O322

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国家自然科学基金青年项目(12102174);国家自然科学基金重点项目(11832005);航空航天结构力学及控制 全国重点实验室(南京航空航天大学)自主研究课题资助项目(MCMS?0122K01)


Dynamics and control of UAV transportation system with a four-cable-suspended payload
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    摘要:

    针对四旋翼吊挂运输系统,本文引入了四绳吊挂运输方式,开展了四旋翼四绳吊挂运输系统的动力学建模、 轨迹规划与控制研究。根据四旋翼和负载的相对位姿推导了绳索张力,建立了四旋翼四绳吊挂运输系统的动力学 模型。为平衡运输时间与负载摆动抑制,引入时间和负载摆幅作为复合性能指标,利用伪谱法将原本的最优控制问 题转换为非线性规划问题,求解了四旋翼四绳吊挂运输系统的最优位置轨迹,设计了轨迹跟踪算法,并通过数值仿 真和实验验证了这一轨迹的合理性。

    Abstract:

    This paper considers a quadrotor transportation system with a four-cable-suspended payload. The relative position be tween quadrotor and payload is introduced and used to derive the tension of cables and describe the transportation system. A cost function inspired by payload and time is built to equipoise rapid UAV positioning and payload swing elimination. Then, the pseudo spectral method is applied to transform the optimal control problem into a nonlinear programming problem and solve the optimal tra jectory. A quadrotor transportation system’s trajectory tracking is facilitated by a PID controller. The optimal trajectory is validated through the presentation of both simulation and experimental results at last.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

莫 兰,王延凯,魏铭宏,陈 提.无人机四绳吊挂运输系统动力学与控制[J].振动工程学报,2024,37(10):1747~1757.[MO Lan, WANG Yan-kai, WEI Ming-hong, CHEN Ti. Dynamics and control of UAV transportation system with a four-cable-suspended payload[J]. Journal of Vibration Engineering,2024,37(10):1747~1757.]

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  • 在线发布日期: 2024-10-25
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