本技术公开一种适用于四旋翼载荷吊运与投送的鲁棒控制方法,应用于飞行器自动控制领域,针对常规参数的干扰估计器瞬态响应和稳态性能矛盾的问题;本发明提出了一种基于时变不确定性与干扰估计器(TVUDE)的控制,相比于经典的基于不确定性与干扰估计器(UDE),该控制具有时变干扰估计带宽,由于互补约束,该带宽针对干扰抑制和测量噪声放大之间的性能权衡进行了优化;时变干扰估计器对系统在运输过程中所面临的时变干扰进行实时的估计与补偿;轨迹跟踪控制器基于时变干扰估计器输出的干扰信号矩阵得到控制信号,该控制信号作用于底层控制器中的姿态控制器,产生四旋翼所需的力矩信号,实现对四旋翼无人机对目标航迹的精确轨迹跟踪,并且保证抛投载荷瞬间四旋翼无人机的稳定性。
背景技术
当今社会,四旋翼由于其灵活小巧的特点,被多个领域广泛应用,起初其多应用于空中航拍,但现在其已经在农业领域用于高空遥感检测和农药喷洒,建筑领域用于建筑结构检测和无人现场监控,尤其因为四旋翼无人机灵活的特性,其被应用于物流运输领域。而在一些山区,若发生一些地震等自然灾害,其能够更方便的运输一些紧急医疗物资和救援物资,即使山区交通不便利,其也能够利用垂直起降的特性,高效的完成救援任务。
为了更为高效的完成救援任务,也为了最大化保留四旋翼无人机的机动性,对于需要运输的救援物资,本发明采取在四旋翼无人机的下方,通过缆绳吊运已经被打包好的物资,即载荷;同时,缆绳在四旋翼无人机的下方系点应为四旋翼无人机的重心位置,这样则可保证四旋翼无人机在受到载荷晃动的扰动时,不会因为载荷的晃动而产生额外的干扰力矩。即便如此,四旋翼无人机在山区执行一些救援任务时,也会遇到一些问题和难点。最基本的,山区的风可能较大,这将严重影响四旋翼无人机的稳定性,并且所吊挂载荷的晃动也会对四旋翼的稳定性产生影响。再者,在四旋翼到达载荷抛投的点后,四旋翼需自行抛投物资至目标点,以保证救援时机不延误。这个过程中,对于载荷抛投瞬间,载荷的掉落相对于四旋翼无人机是一个较大的干扰,这可能会导致四旋翼无人机竖直方向上的不稳定,即较大的位置偏移,如果这个过程中存在一些环境的约束,有可能导致四旋翼无人机炸机,这将可能造成一定的经济损失和人员伤亡。
实现思路