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公开(公告)号：CN118363395A
公开(公告)日：2024-07-19
申请号：CN202410177081.6
申请日：2024-02-08
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G05D1/495 , G05D1/46 , G05D101/10 , G05D109/20
Abstract: 一种基于切换滑模控制的固定翼空投无人机姿态控制方法及系统，涉及无人机姿态控制技术。以解决现有的无人机姿态控制技术没有考虑空投对纵向和横向分量的影响限定无人机空投的广泛应用、以及解决针对固定翼无人机在连续空投中因系统频繁切换可能导致的不稳定问题。技术要点：确定固定翼空投无人机本体和载荷的有关参数；在所得参数的基础上推导固定翼空投无人机在不同载荷搭载情况下的运动学和动力学方程；确定固定翼空投无人机所受合外力和合外力矩；根据建立的运动学与动力学模型，建立固定翼空投无人机姿态误差动力学模型，并将其建模为非线性仿射切换系统；根据姿态误差动力学模型设计具有有限时间收敛性质的切换滑模控制器；根据设计的切换滑模控制器证明固定翼无人机在空投任务中的稳定性。本发明提高了固定翼无人机在空投过程中的安全性和可靠性，且适用范围广泛，具有较高的工程应用价值。
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公开(公告)号：CN114815866A
公开(公告)日：2022-07-29
申请号：CN202210387701.X
申请日：2022-04-14
Applicant: 哈尔滨工业大学人工智能研究院有限公司
Abstract: 本发明公开了无人机自动控制技术领域的一种具有稳定性保证的暂失目标无人机切换控制方法，利用切换系统对目标暂失现象建模，基于状态反馈这一低算力的控制器设计思路，根据实际跟踪误差实时调整控制器增益以保证所建立的切换跟踪系统的稳定性，其增益调整计算过程在无人机机载计算单元中进行；其中，无人机采用位置环‑姿态环的双环控制框架，建立的切换系统根据目标是否可测分为不可测子系统和可测子系统，能够实现目标暂失情况下的无人机目标跟踪控制，在跟踪过程中自动调整控制器增益从而保证跟踪系统的稳定性，提高暂失目标情况下的跟踪性能。
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公开(公告)号：CN112114522A
公开(公告)日：2020-12-22
申请号：CN202011004934.4
申请日：2020-09-22
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法，属于航空飞行器控制领域，用以解决在存在输入故障以及动力学参数未知的情况下，大机动四旋翼飞行器不能保证对期望信号良好跟踪的问题。该方法的技术要点包括构建包含未知输入故障和未知动力学参数的四旋翼飞行器分段仿射线性系统、参考系统、控制器；根据分段放射线性系统、参考系统、控制器获取误差系统模型；根据分段放射线性系统和参考系统设计基于驻留时间约束的切换信号；根据误差系统模型和切换信号获取控制器中控制参数的自适应律。本发明方法能够大机动四旋翼飞行器对期望信号良好的跟踪性能，可应用于四旋翼飞行器的飞行控制以保证其在输入故障和动力学参数未知情况下稳定飞行。
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公开(公告)号：CN110244768A
公开(公告)日：2019-09-17
申请号：CN201910657167.8
申请日：2019-07-19
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明提供了基于切换系统的高超声速飞行器建模及抗饱和控制方法，属于飞行器控制领域。由于高超声速飞行器具有强非线性、强耦合性，其飞行过程中的气动导数不仅与飞行器高度和速度的变化相关，还呈现出复杂的非线性变化特点。这使得以动力学模型为基础的控制方法很难在高超声速飞行器进行机动时始终保持稳定。本方法根据飞行器飞行包线划分区域，将飞行任务细分为多个模态，并建模为一种切换系统，可以在飞行器进行大范围、高速机动的情况下，通过切换控制实现对飞行参考轨迹的有效跟踪并确保飞行器在飞行过程中始终保持稳定。
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公开(公告)号：CN115657725B
公开(公告)日：2024-06-18
申请号：CN202211403755.7
申请日：2022-11-10
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种子母式无人机投放决策及路径规划一体化方法及系统，涉及无人机路径规划技术领域。本发明的技术要点包括：根据子母式无人机任务需求，构建三维地图环境；确定子母式无人机的子机数量及各个子机的目标位置；根据各个子机的目标位置和地势高度建立路径代价函数；利用改进的粒子群算法获得子母式无人机中母平台及子机的飞行路径，其中子机的初始飞行路径点即为被投放位置。本发明以子母式无人机投放过程特有的分离点选取为核心，填补了子母式无人机路径规划方法的研究空白；针对传统粒子群算法收敛速度过快，易陷入局部最优的问题，提出改进粒子群算法，兼顾了路径优化中的局部最优性与全局最优性，有效提高了规划路径的质量。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110244768B
公开(公告)日：2021-11-30
申请号：CN201910657167.8
申请日：2019-07-19
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明提供了基于切换系统的高超声速飞行器建模及抗饱和控制方法，属于飞行器控制领域。由于高超声速飞行器具有强非线性、强耦合性，其飞行过程中的气动导数不仅与飞行器高度和速度的变化相关，还呈现出复杂的非线性变化特点。这使得以动力学模型为基础的控制方法很难在高超声速飞行器进行机动时始终保持稳定。本方法根据飞行器飞行包线划分区域，将飞行任务细分为多个模态，并建模为一种切换系统，可以在飞行器进行大范围、高速机动的情况下，通过切换控制实现对飞行参考轨迹的有效跟踪并确保飞行器在飞行过程中始终保持稳定。
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公开(公告)号：CN118363395B
公开(公告)日：2024-09-06
申请号：CN202410177081.6
申请日：2024-02-08
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G05D1/495 , G05D1/46 , G05D101/10 , G05D109/20
Abstract: 一种基于切换滑模控制的固定翼空投无人机姿态控制方法及系统，涉及无人机姿态控制技术。以解决现有的无人机姿态控制技术没有考虑空投对纵向和横向分量的影响限定无人机空投的广泛应用、以及解决针对固定翼无人机在连续空投中因系统频繁切换可能导致的不稳定问题。技术要点：确定固定翼空投无人机本体和载荷的有关参数；在所得参数的基础上推导固定翼空投无人机在不同载荷搭载情况下的运动学和动力学方程；确定固定翼空投无人机所受合外力和合外力矩；根据建立的运动学与动力学模型，建立固定翼空投无人机姿态误差动力学模型，并将其建模为非线性仿射切换系统；根据姿态误差动力学模型设计具有有限时间收敛性质的切换滑模控制器；根据设计的切换滑模控制器证明固定翼无人机在空投任务中的稳定性。本发明提高了固定翼无人机在空投过程中的安全性和可靠性，且适用范围广泛，具有较高的工程应用价值。
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公开(公告)号：CN112114522B
公开(公告)日：2021-09-17
申请号：CN202011004934.4
申请日：2020-09-22
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 一种基于切换自适应算法的四旋翼飞行器故障容错控制方法，属于航空飞行器控制领域，用以解决在存在输入故障以及动力学参数未知的情况下，大机动四旋翼飞行器不能保证对期望信号良好跟踪的问题。该方法的技术要点包括构建包含未知输入故障和未知动力学参数的四旋翼飞行器分段仿射线性系统、参考系统、控制器；根据分段放射线性系统、参考系统、控制器获取误差系统模型；根据分段放射线性系统和参考系统设计基于驻留时间约束的切换信号；根据误差系统模型和切换信号获取控制器中控制参数的自适应律。本发明方法能够大机动四旋翼飞行器对期望信号良好的跟踪性能，可应用于四旋翼飞行器的飞行控制以保证其在输入故障和动力学参数未知情况下稳定飞行。
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公开(公告)号：CN115686064B
公开(公告)日：2024-07-19
申请号：CN202211403771.6
申请日：2022-11-10
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G05D1/46 , G05D109/20
Abstract: 本发明公开了一种基于改进A星算法的空投飞行器路径规划方法及系统，涉及飞行器路径规划技术领域。本发明的技术要点包括：改进A星算法中采用正向搜索与反向搜索相结合，通过为每一个起点和目标点构建A星算法搜索分支，并将A星算法中的启发项改进为当前节点到其他搜索分支节点距离之和，解决了空投飞行器路径规划中确定空投分离点的问题，实现了同时包含分离点以及子机、载机各自路径信息的空投飞行器路径规划；同时提出了两种搜索策略：以本搜索分支节点到其他搜索分支封闭列表中的最新节点或者其他搜索分支的起点为启发项。本发明在保证无人子机和载机避障效果的同时，有着较高的计算效率，具有较高的工程应用价值。
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公开(公告)号：CN114578824B
公开(公告)日：2024-05-10
申请号：CN202210214963.6
申请日：2022-03-04
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 一种适用于空地两用机器人的未知环境自主探索方法，涉及机器人环境探索技术领域，用以解决现有未知环境自主探索方法因仅考虑单一运动模态导致对环境探索的覆盖率、节能性、快速性不足的问题。本发明技术要点包括：获取未知环境的三维空间范围，以空地两用机器人当前位置为探索起点，对深度数据和姿态数据进行处理以更新栅格地图，进而更新待探索点集；基于度量函数在待探索点集中选择最优待探索点；对根据空地两用机器人当前位置和最优待探索点生成的全局路径进行优化，使得空地两用机器人沿优化后的全局路径到达最优待探索点。本发明使得机器人在对未知环境探索时探索速度显著提高，探索能耗显著降低，在实际工程中能实现更优的探索效果。
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