针对质量中心变化的全驱动多旋翼无人机,采用瞬态缓冲分配与几何适应性控制方法

《Drones》:Transient-Buffered Allocation-Geometry Adaptation for Fully Actuated Multirotor UAVs Under Center-of-Mass Variations

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月03日 来源:Drones 5.2

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   摘要 全动力多旋翼无人机(FA-mUAV)因能够在不倾斜飞机的情况下产生平移力而备受关注,从而提高了交互精度和载荷运输的稳定性。然而,这一能力依赖于精确的质心(CoM)相关的推力与力矩分配几何结构。当质心因载荷变化或物理

  

摘要

全动力多旋翼无人机(FA-mUAV)因能够在不倾斜飞机的情况下产生平移力而备受关注,从而提高了交互精度和载荷运输的稳定性。然而,这一能力依赖于精确的质心(CoM)相关的推力与力矩分配几何结构。当质心因载荷变化或物理交互而发生偏移时,原有的分配几何结构会导致力臂计算错误,从而产生不必要的扭矩。现有的鲁棒方法和自适应鲁棒方法通过输入通道来补偿这些影响,但不会修改分配几何结构本身。相比之下,基于质心级别的校正虽然能够解决几何匹配问题,但在估计器收敛过程中或面对非质心干扰时仍无法保证系统的瞬态稳定性。本文提出了一种具有瞬态缓冲功能的分配几何结构自适应框架,能够在单一架构内同时解决这两个问题。该框架结合了输入通道的鲁棒性和质心级别的自适应机制:鲁棒层用于缓冲瞬时的不匹配和残余干扰,而自适应层则通过基于质心的回归处理鲁棒层生成的补偿信号,从而估计质心并更新分配机制,同时不假设质心相关因素和非质心相关因素之间存在严格的区分。稳定性分析证明了质心估计误差的有界性和相位依赖性收敛特性。实际飞行实验表明,在保留的干扰观测器(DOB)鲁棒基线基础上加入质心估计/分配更新机制,可以有效提升姿态调节性能并减少旋转补偿的需求。
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