电力线无人滑翔机（PLUS）：形状自适应动力学开发与控制设计

本文提出了电力线无人滑翔机（PLUS）概念，通过从架空电力线获取飞行能量来延长固定翼无人机（UAV）的有限续航能力，并开发了支持电力线频率跟踪的厘米级纵向功率线频率跟踪。动力学框架建模了UAV的形状自适应结构、气动力和控制输入，并应用耦合飞行力学框架进行低间隙跟踪电力线轮廓。该研究开发了一种从轨迹到形状自适应UAV的控制器设计方法，用于纵向电力线跟踪，通过局部空间频率匹配实现。频率匹配方法动态调节飞机模式的频率以匹配电力线离散空间频率，使用广义参数线性化方法实现。通过对一个示例UAV进行测试，该UAV通过翼面翘度和厚度变形实现性能评估，定量评估了从邻近环境到高压电力线的清除距离以及跨跨度和机翼弦的组合。该方法实现了低间隙跟踪和反位振荡的交替周期，其中34%的电力线跟踪误差小于1m。机翼厚度增加对Phugoid模式波长的影响大于厚度减小。机翼展、弦和电力线参数敏感性被量化，为近场远距离电力线跟踪和能量收集提供了基础。