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龙图腾网恭喜浙江大学申请的专利一种面向多机吊载系统高速机动飞行的轨迹跟踪控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118672297B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411149577.9，技术领域涉及：G05D1/495；该发明授权一种面向多机吊载系统高速机动飞行的轨迹跟踪控制方法是由王永超;高飞设计研发完成，并于2024-08-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向多机吊载系统高速机动飞行的轨迹跟踪控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种面向多机吊载系统高速机动飞行的轨迹跟踪控制方法，该方法通过建立考虑绳子时变张力的多机吊载系统动力学模型，构建了微分平坦映射计算吊载四旋翼的高阶状态控制输入作为其位置及姿态控制算法的参考信息。将四旋翼的位置动力学抽象为受Lipschitz扰动的二阶积分系统，提出新型终端滑模面以及固定时间积分控制器，实现外力估计并保证系统误差在固定时间内收敛。基于平坦映射计算的参考信息，进一步设计多机吊载系统的固定时间位置控制器以及姿态几何控制器。基于螺旋桨转速量测，估计四旋翼所受绳子的外力矩并补偿，设计基于闭环转速控制的期望油门计算方法提高转速控制精度进而提高轨迹跟踪控制精度。

本发明授权一种面向多机吊载系统高速机动飞行的轨迹跟踪控制方法在权利要求书中公布了：1.一种面向多机吊载系统高速机动飞行的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1基于绳子时变外力对多机吊载系统的无人机进行动力学建模；2由重物的运动轨迹，描述每条绳子所受的力及力矢方向的轨迹，基于无人机的微分平坦性质，进而计算无人机的参考状态信息，包括参考推力、参考角速度、参考角加速度；3将无人机的四旋翼的位置动力学抽象为受Lipschitz扰动的二阶积分系统，针对受Lipschitz扰动的二阶积分系统，定义两个连续可微的分数阶函数，设计终端滑模面以及固定时间积分控制器；4基于步骤3设计的固定时间积分控制器，并由参考速度和参考加速度设计无人机受绳子张力影响下的固定时间位置控制器，进一步求解得到无人机的期望姿态、期望角速度和期望推力；5基于四旋翼螺旋桨转速量测，估计四旋翼所受绳子的外力矩；并由当前量测姿态、角速度以及期望姿态、期望角速度，设计指数稳定的姿态跟踪几何控制器；并补偿绳子引起的外力矩，由动力学模型计算四旋翼姿态跟踪所需的控制力矩；具体为：由于绳子力矢量不可能始终通过无人机的质心，因此需要实时估计并补偿绳子引起的外力矩；首先需要测量旋翼的推力系数kT及扭矩系数kτ；无人机的推力为： 其中，r为转速，此外，单个旋翼的扭矩为：τs＝kτr2；首先给无人机增加不同的重量，让无人机在空中悬停，记录无人机高度稳定后的旋翼转速数据；其次利用测力台架，将旋翼固定在测力台架上，通过测力软件增加旋翼的转速，并获取不同转速所对应的扭矩值τs；基于这些数据，利用最小二乘法求解无人机的推力系数kT及扭矩系数kτ；基于四旋翼螺旋桨转速量测，估计四旋翼所受绳子的外力矩；首先由推力系数kT及扭矩系数kτ估计旋翼的控制力矩τc： 其中r1,r2,r3,r4为旋翼转速，b为无人机的轴距；通过姿态动力学方程估计无人机所受的外力矩τext： 其中J为无人机绕其质心的转动惯量，ωest为低通滤波后的角速度估计，是由跟踪微分器估计的角加速度；无人机当前姿态与实际姿态误差的四元数为： 由姿态误差四元数计算反馈角速度：ωfb,1＝krollsignqe,wqe,xωfb,2＝kpitchsignqe,wqe,yωfb,3＝kpsisignqe,wqe,z；其中kroll,kpitch,kpsi分别为滚转角、俯仰角、航向角的误差控制参数；由参考角速度和反馈角速度得到期望角速度：ωdes＝ωref+ωfb；期望角速度与实际角速度的误差ωe为： 计算反馈角加速度： 由参考角加速度和反馈角加速度得到期望角加速度： 由此可得无人机的期望控制力矩： 6对基于闭环转速控制的期望油门进行计算，由螺旋桨的推力系数、扭矩系数，将步骤4-5得到的期望推力、控制力矩通过混控矩阵映射为控制所需的期望转速，并设计转速的闭环控制器控制高速机动飞行时由于电压变化产生的螺旋桨转速跟踪误差；基于实验数据拟合螺旋桨油门与转速之间的变化关系，进而将螺旋桨的闭环转速期望映射为四个螺旋桨所需的期望油门。

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