用于海洋运动的系留四旋翼无人机-浮标系统

无人机(UAVs)正逐渐进入海上应用领域。在本研究中，我们提出了一种原创系统，该系统包含一架海洋运动四旋翼无人机，通过缆绳控制浮标的速度。通过利用无人机在高速、机动性、易于部署和广阔视野方面的优势，所提出的无人机-浮标系统为各种新颖应用铺平了道路。本文使用 Euler-Lagrange 方法给出了耦合浮标、无人机、缆绳和水环境的动力学模型。提出了一种稳定的控制系统设计，以在两个约束条件下控制浮标的前向激浪速度：保持缆绳处于拉紧状态，以及保持浮标与水面接触。在控制器设计过程中采用极坐标以实现对跟踪性能的相关影响，其中每个控制通道独立影响一个控制参数。如无波海况和有波海况下的数值仿真所示，与传统基于笛卡尔坐标的速度控制器相比，这带来了性能的提升。