基于在线轨迹修正的飞行吊运系统抑摆方法

摘要

旋翼无人机具备结构简单、垂直起降和机动灵活的优势，能够有效克服地形限制，实现快速货物运输，从而显著提升运送效率．在运输过程中，由于无人机的运动，负载不可避免地会产生摆动，这对运输系统的安全性造成了严重影响．然而，飞行吊运系统具有欠驱动、强非线性等特性，对于负载摆动抑制带来极大挑战．针对这一问题，提出了一种在线轨迹修正方法，该方法在保证无人机精准定位的同时，能够有效抑制负载摆动．具体而言，首先通过生成参考轨迹，保证无人机能够精准到达目标位置．其次，在参考轨迹的基础上，设计了增强负载状态与无人机状态耦合的反馈项．该反馈项能够根据负载摆动信号动态调整无人机轨迹，从而有效抑制运送过程中的负载摆动．随后，利用李雅普诺夫方法严格证明了系统的稳定性．最后，在不同期望轨迹和系统参数条件下对所提方法和现有方法进行了对比仿真分析．结果表明，所提方法与对比方法均能够保证无人机精准到达目标位置．但是，通过对比负载摆动曲线可以看出，所提方法将负载摆角的最大误差降低了10.7%以上，均方根误差降低了29.3%以上，充分验证了所提方法的有效性和优越性．

关键词

无人机 / 多旋翼 / 飞行吊运系统 / 轨迹修正 / 摆动抑制

基金资助

国家资助博士后研究人员计划资助项目(GZC20231173); 国家自然科学基金资助项目(62273187,623B2054); 天津市自然科学基金资助项目(23JCQNJC01930)