多协同四旋翼无人机运输刚体的几何非线性控制

本论文提出了在不确定性影响下的四旋翼无人飞行器（UAV）的非线性跟踪控制系统。假设在平移动力学和姿态动力学中存在非结构化干扰，直接在特殊欧几里得群上开发了几何非线性自适应控制器。特别地，提出了一种新的自适应控制项形式，以在保证稳定性的同时补偿四旋翼动力学中不确定性的影响。接下来，我们根据流形上的拉格朗日力学，推导了带有通过柔性电缆连接的载荷的完整四旋翼UAV模型的自由坐标形式运动方程。柔性电缆被建模为串联连接环节的系统，并已被考虑在完整动态模型中。提出了一种几何非线性控制系统，以渐近稳定四旋翼的位置，同时将环节对齐到四旋翼下方的垂直方向。最后，我们关注于任意数量运输刚体载荷的四旋翼UAV的动力学与控制。刚体载荷通过柔性电缆连接到四旋翼。结果表明，根据流形上的拉格朗日力学，可以为任意数量的四旋翼和环节推导自由坐标形式运动方程。提出了一种几何非线性控制器，用于将刚体运输到固定的期望位置，同时将所有环节沿垂直方向对齐。给出了数值仿真和实验结果，并提供了严格的数学稳定性分析。这些结果对于涉及电缆大变形的激进负载运输特别有用。