双无人机悬挂杆系统在多源扰动下的可观测性分析与复合扰动滤波
机器人学
2025-12-11 v1
摘要
合作式悬挂空中运输极易受到气动效应和推力不确定性等多源扰动的影响。为实现精确的载荷操控，现有方法通常依赖额外传感器来测量缆绳方向或载荷姿态，从而增加了系统成本和复杂度。一个基本问题仍然存在：仅利用无人机的里程计信息，在多源扰动下载荷姿态是否可观测？为回答这一问题，本工作聚焦于双无人机-杆系统，并利用可观测性秩判据证明了当仅存在两种或更少类型的集总扰动时，整个系统是可观测的。据我们所知，我们是首次得出此类结论的研究者，该结果为通过最小化传感器套件来构建更具成本效益和鲁棒性的系统铺平了道路。接下来，为验证该分析，我们考虑扰动仅作用于无人机的情况，并开发了一种复合扰动滤波方案。设计了基于扰动观测器的误差状态扩展卡尔曼滤波器，用于同时估计系统状态和扰动，从而使在整个流形 上演化的系统获得更优的估计性能。我们的仿真和实验测试验证了仅利用无人机里程计信息即可完全估计系统状态和扰动。
引用
@article{arxiv.2512.09377,
title = {Observability Analysis and Composite Disturbance Filtering for a Bar Tethered to Dual UAVs Subject to Multi-source Disturbances},
author = {Lidan Xu and Dadong Fan and Junhong Wang and Wenshuo Li and Hao Lu and Jianzhong Qiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.09377},
year = {2025}
}