检索结果-内蒙古大学图书馆

航空动力学报 2020年第5期35卷 1018-1028页

作者：王军杰陈仁良王志瑾陆嘉鑫南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

旋翼类飞行器在进入涡环状态时极易发生安全事故。采用基于非结构网格的滑移网格技术对多旋翼飞行器的气动特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。分别模拟了多旋翼飞行器垂直下降状态和30°斜向下下降状态时的流场,得到该状态下多... 详细信息

旋翼类飞行器在进入涡环状态时极易发生安全事故。采用基于非结构网格的滑移网格技术对多旋翼飞行器的气动特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。分别模拟了多旋翼飞行器垂直下降状态和30°斜向下下降状态时的流场,得到该状态下多旋翼飞行器的气动特性和滑流区流场规律,并分析了力与功率的变化规律。研究发现:多旋翼飞行器在垂直下降状态和30°斜向下状态均会进入涡环状态,在垂直下降速度为4 m/s时,多旋翼飞行器已经处于涡环状态,旋翼的拉力损失会达到15%,旋翼功率随下降速度的增大先增大后减小,且不同旋翼拉力大小和功率大小不一致。当30°斜下降速度为4~6 m/s时,多旋翼飞行器处于涡环状态。该结论可为多旋翼无人机的安全飞行提供参考。

关键词：多旋翼飞行器气动特性悬停工况涡环状态气动干扰

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一种多旋翼飞行器的设计及实验验证

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机器人 2020年第3期42卷 257-266页

作者：李斌斌马磊孙小通孙永奎张凯西南交通大学电气工程学院四川成都611031

传统多旋翼机具有欠驱动特性,且平移、旋转运动均存在强耦合,极大地限制了飞行器的机动性能.为此本文设计了一种具备全向运动、推力矢量控制飞行、倾转悬停功能的多旋翼飞行器.该飞行器结构为正四面体,4个倾转旋翼模组分别固定于该四面... 详细信息

传统多旋翼机具有欠驱动特性,且平移、旋转运动均存在强耦合,极大地限制了飞行器的机动性能.为此本文设计了一种具备全向运动、推力矢量控制飞行、倾转悬停功能的多旋翼飞行器.该飞行器结构为正四面体,4个倾转旋翼模组分别固定于该四面体的4个顶点.每个倾转旋翼模组能够提供矢量推力,从结构上实现了飞行器姿态控制和位置控制的解耦,使得飞行器能够实现3维空间中全姿态的轨迹跟踪.为避免欧拉角控制产生的奇异性,设计了基于四元数的姿态控制器.利用可控性原理分析了旋翼发生故障时飞行器的可控性,证明了相比传统飞行器它具有更高的容错性.样机实验测试了该飞行器的大角度复杂机动动作以及推力矢量控制飞行能力,可实现最大70°的倾转悬停.实验结果表明,该飞行器相比于传统的四旋翼飞行器具备更高的机动性.

关键词：多旋翼飞行器全向运动矢量飞行倾转悬停解耦控制

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基于混合计算机接口的多旋翼飞行器3维空间目标搜索

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机器人 2018年第5期40卷 734-741,749页

作者：史添玮王宏崔文华辽宁科技大学国际金融与银行学院辽宁鞍山114051 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

提出一种融合半自主导航、决策与接口转换子系统实现多旋翼飞行器室内3维空间目标搜索的混合计算机接口系统.半自主导航子系统为决策子系统提供2维空间可行飞行方向并实现多旋翼飞行器3维空间半自主避障.决策子系统采用联合回归模型与... 详细信息

提出一种融合半自主导航、决策与接口转换子系统实现多旋翼飞行器室内3维空间目标搜索的混合计算机接口系统.半自主导航子系统为决策子系统提供2维空间可行飞行方向并实现多旋翼飞行器3维空间半自主避障.决策子系统采用联合回归模型与谱功率法从6个电极所采集的运动想象脑电信号中提取时域与频域特征,并利用支持向量机完成分类.接口转换子系统采用连续小波变换检测眨眼时的眼电特征,并通过分析这些眼动特征实现水平与垂直方向的运动想象任务接口切换.实际的室内3维空间目标搜索实验验证了该系统具有较好的适应性与控制稳定性;相比其他方法,半自主导航子系统降低了控制难度,控制精度约提高±10cm.

关键词：多旋翼飞行器混合计算机接口运动想象联合回归谱功率支持向量机

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基于模糊-比例积分偏差修正的多旋翼飞行器姿态测算系统

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农业工程学报 2014年第20期30卷 19-27页

作者：廖懿华张铁民廖贻泳华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

以多旋翼飞行器为平台,结合遥感技术可实现对近地面农田信息进行遥感监测。飞行控制是多旋翼飞行器的核心,它主要负责实时收集传感器测量数据,解算飞行姿态,通过控制算法控制电机运转。因此,准确实时获取姿态信息是实现多旋翼飞行器的... 详细信息

以多旋翼飞行器为平台,结合遥感技术可实现对近地面农田信息进行遥感监测。飞行控制是多旋翼飞行器的核心,它主要负责实时收集传感器测量数据,解算飞行姿态,通过控制算法控制电机运转。因此,准确实时获取姿态信息是实现多旋翼飞行器的飞行控制基础,该文提出了基于模糊-比例积分(fuzzy-proportion integration,Fuzzy-PI)偏差修正的多旋翼飞行姿态测算系统。该系统由加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘和STM32F103微处理器组成。采用四元数坐标转换,将测算系统中各传感器测量的姿态偏差代入模糊-比例积分偏差修正解算方法得到多旋翼飞行器的姿态,通过串口显示测算结果,并在SGT320E型3轴多功能转台上对测算的姿态进行验证。试验结果表明该文提出姿态测算系统解算时间达450次/s,静态测量时横滚角和俯仰角平均误差为1.213°和1.072°,长时间静态测量并未产生漂移,为多旋翼飞行器准确控制姿态奠定基础。当转台以频率为0.1 Hz,幅度为30°的正弦波方式运动时,测算系统测量精度能达到1°。试验结果表明在该文提出的多传感器姿态测算硬件系统中,模糊-比例积分偏差修正的多传感器信息融合方法能动态修正传感器间的偏差,满足快速准确跟踪运动姿态的要求。该成果为多旋翼飞行器的姿态控制提供参考。

关键词：飞行器传感器算法模糊-比例积分偏差修正姿态测算四元数多旋翼飞行器

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多旋翼飞行器的三维时变编队量化控制

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火力与指挥控制 2020年第9期45卷 122-128页

作者：史浩宇空军工程大学航空机务士官学校航空仪电工程系河南信阳464000

设计了一种基于均匀量化器的多旋翼飞行器三维时变编队飞行控制方法。建立了以速度为输入指令的多旋翼飞行器模型,并简化为二阶非线性模型。利用代数图论和矩阵分析,并引入了均匀量化器,设计出一种固定拓扑结构下的编队控制方法,通过李... 详细信息

设计了一种基于均匀量化器的多旋翼飞行器三维时变编队飞行控制方法。建立了以速度为输入指令的多旋翼飞行器模型,并简化为二阶非线性模型。利用代数图论和矩阵分析,并引入了均匀量化器,设计出一种固定拓扑结构下的编队控制方法,通过李雅普诺夫稳定性定理证明了在该控制方法下系统的稳定性。通过仿真实验,结果表明该控制策略使得所有闭环信号全局有界,且时变编队跟踪误差可渐近收敛到一定范围。

关键词：图论量化控制多旋翼飞行器编队跟踪

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多旋翼飞行器气动干扰研究综述

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飞行力学 2019年第5期37卷 7-11页

作者：郭瑞雪白越中国科学院大学光电学院北京100039 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

多旋翼飞行器依靠空气动力飞行,升力系统螺旋桨布置多,可获得更大的升力;但是,多旋翼飞行器在飞行过程中气动特性受到翼间干扰和非定常来流的影响,容易造成控制质量差、工作效率降低等问题。为此,对多旋翼飞行器气动干扰进行综述。首先... 详细信息

多旋翼飞行器依靠空气动力飞行,升力系统螺旋桨布置多,可获得更大的升力;但是,多旋翼飞行器在飞行过程中气动特性受到翼间干扰和非定常来流的影响,容易造成控制质量差、工作效率降低等问题。为此,对多旋翼飞行器气动干扰进行综述。首先,针对多旋翼飞行器气动干扰情况,总结了国内外研究现状,并分析了当前研究的经验和不足;然后,简要阐述了多旋翼飞行器所需克服的技术难题;最后,对多旋翼气动干扰的研究方向提出了几点建议。

关键词：多旋翼飞行器气动特性翼间干扰非定常来流

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小型多旋翼飞行器悬停效率分析

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兵工学报 2019年第6期40卷 1323-1328页

作者：雷瑶林荣钊吴智泉福州大学机械工程及自动化学院福建福州350116 福州大学流体动力与电液智能控制福建省高校重点实验室福建福州350116

多旋翼的不同配置方式直接影响着小型飞行器整机悬停效率。为了得到不同气动参数下多旋翼系统的悬停效率,通过搭建试验平台测量了多旋翼系统在不同的旋翼位置、桨叶数量、旋翼臂形状尺寸、共轴间距、非共轴旋翼重叠区域时的推力和功耗,... 详细信息

多旋翼的不同配置方式直接影响着小型飞行器整机悬停效率。为了得到不同气动参数下多旋翼系统的悬停效率,通过搭建试验平台测量了多旋翼系统在不同的旋翼位置、桨叶数量、旋翼臂形状尺寸、共轴间距、非共轴旋翼重叠区域时的推力和功耗,分析了不同旋翼配置方式下整机悬停效率随桨盘载荷的变化规律。试验结果表明:旋翼桨叶数为2且在旋翼下置时多旋翼飞行器的悬停效率最高;旋翼臂尺寸比形状对悬停效率的影响更大;不同间距比的共轴旋翼在桨盘载荷较高时可以接近无干扰单旋翼的效率,且在间距比为30. 4%时具有较高的悬停效率;通过合理配置非共轴重叠区域的竖直间距比和水平间距比可以有效降低能量损失,且在较小竖直间距比时将水平间距比保持在10%~15%的范围可以大幅度提高悬停效率。

关键词：多旋翼飞行器螺旋桨旋翼臂共轴间距重叠区域悬停效率

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多旋翼飞行器目标搜索定位与控制研究

多旋翼飞行器目标搜索定位与控制研究

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作者：史添玮东北大学

学位级别：博士

多旋翼飞行器集成了微机电系统(Micro-electro Mechanical Systems,MEMS)、计算机技术、控制理论和人工智能等多学科的成果。近十几年来,多旋翼飞行器受到越来越多的关注。随着多旋翼飞行器高自主性的增强,其在军事与民用领域均有广泛... 详细信息

多旋翼飞行器集成了微机电系统(Micro-electro Mechanical Systems,MEMS)、计算机技术、控制理论和人工智能等多学科的成果。近十几年来,多旋翼飞行器受到越来越多的关注。随着多旋翼飞行器高自主性的增强,其在军事与民用领域均有广泛的应用价值与前景,例如:搜索与救援、边界巡逻、航空测绘、目标跟踪、灾难通讯恢复、电网检测、交通环境检测与空气污染检测等。尽管自主性在不断增强,但是,多旋翼飞行器仍然存在诸多应用瓶颈,例如:在目标搜索定位中,全自主导航系统无法在没有预先规划的前提下立即识别障碍物,且无法在路口处作出瞬时决策。通常,人使用双手操控飞行器,这导致其无法同时完成更多的控制任务。此外,由于实际应用中存在无法预测的复杂性,有时需要人为控制的介入,但是,人的操作水平不同,往往对飞行器的控制产生不同影响。因此,如何引入更加智能、稳定且易于操作的控制模式,成为多旋翼飞行器实现目标搜索定位的一个亟待深入研究的问题。本文以实现多旋翼飞行器目标搜索定位为目的,对多旋翼飞行器进行了系统深入的研究。首先,利用光流技术实现了多旋翼飞行器稳定悬停、垂直降落及地形跟踪控制。其次,通过研究捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)、全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)与视觉导航系统,实现了多旋翼飞行器室内、室外目标精确定位。然后,提出基于半自主导航与脑电(Electroencephalogram,EEG)控制实现二维空间目标搜索的脑-机接口(Brain-Computer Interface,BCI)系统。最后,在其基础上,提出了基于脑电控制与眼电(Electrooculography,EOG)控制实现三维空间目标搜索的混合计算机接口(Hybrid Computer Interface,HCI)系统。本文主要从以下5个方面对课题展开研究:1、基于光流的多旋翼飞行器控制研究依据多旋翼飞行器动力学方程,设计了用于悬停、垂直降落以及地形跟踪的三种非线性控制器并应用Lyapunov分析证明非线性控制器的稳定性。采用金字塔层数自适应的Lucas-Kanade算法,通过比对连续时刻图像获取目标点的光流,并将其作为反馈信息。同时,提出一种辅助悬停控制系统,其通过监测飞行器的位置、姿态及速度信息,消除特殊环境(例如:飞行器无法获取光流)产生的悬停失效(在水平面产生方向未知的偏移)。实验结果表明:与类似方法相比,该方法在悬停、垂直降落与地形跟踪的位置精度上均有提高;光流可以控制在期望值附近,并趋近于期望值。2、基于SINS/双GPS组合导航系统的多旋翼飞行器目标定位研究为实现多旋翼飞行器的室外精确定位,研究了基于SINS/双GPS的组合导航系统,并应用其设计了复杂地形边界与面积在线估计系统与方法。该系统与方法克服了其它方法成本高、估计精度低、效率低与受地形限制等缺陷,可用于无交叉点的任意地形。其将SINS与双GPS相对伪距差分定位系统结合构成组合导航系统,用以获取边界点的定位数据。飞行器在悬停获取边界点定位数据的过程中,由于悬停不稳定可能在定位数据中产生异常数据,因此,首先应用Pauta准则剔除异常定位数据。然后,使用扩展卡尔曼粒子滤波(Extended Kalman Particle Filtering,EKPF)方法提高边界点的定位精度。实际实验结果表明:经过EKPF方法后,边界点定位精度达亚米级,面积估计误差小于±1%。与类似方法相比,算法精度提高1-3.6%,验证了该算法是可行且准确的。3、基于视觉导航与SINS组合导航系统的多旋翼飞行器目标定位研究为克服GPS的缺点,研究了基于标识点视觉导航与SINS的组合导航系统,并应用其实现了多旋翼飞行器的室内精确定位与室内路径规划。该视觉导航方法是基于已知地理图像数据库与飞行器获取的当前图像间的匹配实现的。该过程通过使用尺度不变特征变换(Scale-invariant Feature Transform,SIFT)完成点特征提取,然后采用随机采样一致(Random Sample Consensus,RANSAC)方法与特征组匹配(Feature Group Matching,FGM)方法完成滤波。为避免飞行器长时间单独依靠SINS获取定位信息,该路径规划算法考虑了飞行器的导航性能,并保证在任意时刻至少一个标识点存在于相机视野中。此外,将Dijkstra算法扩展为适用于多起始点至多个目标点的最短轨迹网络计算。实验表明:飞行器沿着获得的最终最短可导航轨迹飞行的实际轨迹在允许的飞行区域内,且没有丢失任何标识点;该算法用于多旋翼飞行器室内精确定位与路径规划是可行的。4、基于半自主导航与脑电控制的二维空间目

关键词：多旋翼飞行器目标搜索定位光流导航系统运动想象脑电信号脑-机接口眼电信号

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多旋翼飞行器建模与飞行控制技术研究

多旋翼飞行器建模与飞行控制技术研究

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作者：杨成顺南京航空航天大学

学位级别：博士

多旋翼飞行器简单的结构、超强的机动性、独特的飞行方式以及在军事和民事领域展现出的巨大应用价值，引起了国内外学者以及科研机构的广泛关注，并迅速成为目前国际上研究的热点之一。然而，国内对多旋翼飞行器自主飞行控制的研究与国... 详细信息

多旋翼飞行器简单的结构、超强的机动性、独特的飞行方式以及在军事和民事领域展现出的巨大应用价值，引起了国内外学者以及科研机构的广泛关注，并迅速成为目前国际上研究的热点之一。然而，国内对多旋翼飞行器自主飞行控制的研究与国外先进水平之间还有一定的差距，此外，目前所广泛研究的四旋翼飞行器的旋翼组件无任何冗余，任一执行机构发故障，都难以实施容错飞行控制，只能任其坠落。因此，多旋翼飞行器在构型以及先进飞行控制方法方面都需要进一步深入研究。针对上述问题，本文以课题组提出的一种面对称布局多旋翼飞行器为研究对象，以其实际飞行需求为目标，分别在数学建模和先进飞行控制等方面开展了一系列研究工作。首先，在详细分析飞行器的构型以及飞行原理的基础上，对旋翼以及整个机体的空气动力和动力矩进行分析计算；在此基础上，详细推导并建立出较为完整的飞行器六自由度非线性数学模型以及飞行运动控制模型，同时对数学模型和控制模型的开环特性进行了检验和分析，论证了该飞行器的飞行运动特性具有强非线性、强耦合、不确定的特点，可以满足飞控系统设计的需求。而后，在充分考虑飞行器的不确定性以及外部干扰因素下，推导出带有复合干扰的姿态控制系统模型。针对不确定姿态系统，提出一种基于全调节径向基神经网络干扰补偿的鲁棒自适应姿态控制器，其中神经网络的中心向量和宽度向量均可在线进行调节。仿真结果表明该方法可有效实现对干扰的抑制，并可满足飞行器的姿态运动控制要求。接着，为实现飞行器精确跟踪期望轨迹的任务需求，提出一种基于回馈递推-终端滑模变结构控制的轨迹跟踪控制方法。其中，为抑制不确定以及外界干扰等构成的复合干扰对飞行器的影响，提出一种自适应滑模干扰重构算法，该算法和径向基神经网络一样都无需知道复合干扰的界，但所提算法与径向基神经网络相比具有设计简单，易于工程实现的优点；为实现该飞行器姿态稳定以及对期望姿态和轨迹的快速与精确跟踪，将所提的自适应滑模干扰重构算法与回馈递推控制方法、动态面控制方法以及终端滑模变结构控制方法相结合设计了飞行器的姿态控制器并基于回馈递推控制方法设计了飞行器的位置控制器。仿真结果表明所提方法的有效性和正确性。然后，为了更好地体现和满足飞行器实际工作特点和飞行需求，进一步综合考虑该飞行器在复合干扰影响以及状态受限情况下的轨迹跟踪控制问题。其中，针对系统中的复合干扰，设计了滑模干扰观测器用于对复合干扰的重构和补偿控制律的设计；针对该飞行器位置控制模型的特殊形式，借鉴滑模控制方法的设计思想设计了飞行器的位置控制器；在姿态控制器设计中考虑复合干扰的影响、姿态角以及角速率受限要求，设计了基于复合干扰重构补偿以及受限指令滤波的回馈递推姿态控制器。结果表明所提方法可实现该飞行器在复合干扰以及状态受到约束情况下的轨迹跟踪控制。最后，针对飞行器姿态控制系统的执行器故障问题，提出一种故障诊断、辨识和容错控制策略。其中，考虑文献[199]滑模干扰观测器的控制量中存在着切换函数，可能导致复合干扰的重构值存在抖振现象的问题，提出一种改进滑模干扰观测器复合干扰重构算法，并针对执行器的失效和卡死故障问题，提出一种类MIT模型参考自适应控制的局部执行器故障估计算法；基于所提的改进滑模观测器复合干扰重构算法和执行器故障估计算法与回馈递推控制方法结合设计了该飞行器姿态系统的容错控制器。通过Lyapunov方法进行了闭环性能分析，同时仿真得到了满意的控制效果。

关键词：多旋翼飞行器非线性数学模型先进飞行控制鲁棒自适应滑模干扰观测器容错控制

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多旋翼飞行器动力学运动规划

多旋翼飞行器动力学运动规划

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作者：叶鸿凯浙江大学

学位级别：博士

近年来,小型多旋翼飞行器在航拍摄影、巡检监控、农业喷洒、物流配送等领域渐渐崭露头角,随着其在各行业中的应用越来越广泛,对其自动化、自主化、智能化作业的需求愈发强烈,开发飞行器自主导航系统成为研究热点。稳定的感知以及控制能... 详细信息

近年来,小型多旋翼飞行器在航拍摄影、巡检监控、农业喷洒、物流配送等领域渐渐崭露头角,随着其在各行业中的应用越来越广泛,对其自动化、自主化、智能化作业的需求愈发强烈,开发飞行器自主导航系统成为研究热点。稳定的感知以及控制能够保证自主导航系统的下限,而鲁棒且高效的运动规划则决定飞行作业任务完成情况的上限。随着飞行作业的场景愈发偏向近地面的低空复杂环境,导航时对避障的要求越来越高,考虑避障约束、飞行器的物理限制、以及作业任务需求的运动规划在整体自主导航系统中扮演的角色越来越关键。归纳飞行器自主导航中常见的三大类情形:一、全局规划。已知较大范围精确的静态全局地图,在此情况下进行全局最优轨迹规划,导航执行此轨迹的过程中无需动态感知与重规划;二、局部规划。无先验地图信息,只能实时动态感知自身周围的小范围环境,此时导航过程中需要根据最新的精确地图信息不断进行重规划,每次重规划称作局部轨迹规划;三、跟踪规划。已知粗略的大范围全局地图,可据此规划出全局轨迹,但是由于全局地图不精确,甚至是过时的,此全局轨迹可能与实际的障碍物发生碰撞,因而在导航跟踪全局参考轨迹的过程中仍然需要动态感知,获得精确的小范围地图,并且进行实时重规划以避开实际的障碍物。本文分析多旋翼飞行器在上述情形下自主导航中的运动规划侧重点并展开研究,主要内容如下:1.对于全局规划情形,规划算法重点需要考虑是否具有全局最优性以及能否快速收敛。本文使用在采样类动力学规划方法中深度结合局部优化的求解方法,提出时空形变树算法,在探索解空间的过程中生长一棵在时间和空间层面同时发生形变的轨迹树,随着树的生长自然地选择拓扑路径更好的轨迹,直至逼近全局最优解。树中一段轨迹边的生长建模为求解末状态部分受约束的两点边值问题,使用约束松弛策略加速求解。本文提出形变单元的概念,其仅包含树中的一个状态节点以及连接在其上的所有轨迹边,只占整体轨迹树的一小部分。我们针对性地设计用形变单元表示的轨迹树整体质量性能指标,在时间和空间层面优化不同形变单元的组合,花费尽量小的代价高效提升整体轨迹树的质量,提升算法的收敛性。2.对于局部规划情形,规划算法重点需要考虑飞行器的运动初始状态和求解的实时性以应对实时变化的环境。本文使用采样类前端规划衔接高效后端提优的层级式规划框架,每次重规划求解一条满足实时性且足够好的局部最优轨迹。本文根据环境快速构建近似拓扑图,用其引导在状态空间的采样,极大提升了采样类动力学运动规划算法的求解效率。针对轨迹提优,本文提出基于双层优化求解的轻量级后端算法,内层求解具备闭式解形式,有效利用前端轨迹,花费极少计算代价提升了前端结果轨迹的光滑性和连续性。之后将所提出的规划框架与算法应用于一架全自主四旋翼飞行器上进行未知环境下的导航飞行测试,在未知的室外稠密树林、遮挡严重的室内房间等环境验证了算法的有效性。3.在上述层级规划的基础上,针对采样类规划在窄缝类空间中求解低效的问题,本文提出在采样规划中结合双向搜索与快速求解的局部优化。快速局部优化专注于探索有限范围内的解空间,其构建为一系列的无约束二次凸优化问题,每轮迭代具有闭式解。针对前端初值信息没有被充分利用的问题,本文在后端提优时进一步将障碍物信息构建进性能指标中,同时保有二次规划问题的结构,使得保证求解效率的同时成功率更高。由此增强了采样类前端以及后端提优的效率与性能,更快地求解得到一个初始可行解,并且提优的成功率更高,从而更好满足实时重规划的需求。之后本文进行了大量数值对比测试,并在实物四旋翼飞行器上进行导航测试,在稠密障碍物、类迷宫等环境中验证了所提出规划方法的有效性。4.对于跟踪规划情形,除了考虑运动初始状态和求解实时性之外,规划算法还需要考虑与参考轨迹的时空贴合以及连续重规划之间一致性。针对避障时规划结果不连贯,导致飞行器运动路线随重规划频繁切换,产生类似于“摇摆犹豫”的现象,增加了碰撞风险的问题,本文定义了轨迹间的τ-拓扑连贯关系,并提出考虑拓扑连贯性的采样类动力学规划算法,增加了连续重规划之间的路径拓扑一致性,使得整体导航过程中避障时轨迹更加顺滑,更加安全。考虑到时空上贴合参考轨迹与避开障碍物等具有冲突性质的约束,本文提出自适应末端状态的重规划轨迹跟踪方法,使用轨迹类、罚函数等方法消除约束,使用梯度下降法求解。线搜索时根据τ-拓扑连贯关系计算最大步长,保持优化的结果轨迹与初值轨迹处于同一拓扑路径。与传统固定末状态的方法相比,所提出方法在满足避障约束的同时大大缩小了实时位置跟踪误差。此外,本文在接近真实的仿真系统中验证了所提出的轨迹跟踪算法的切实可靠性。

关键词：多旋翼飞行器自主导航运动规划最优控制

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