科创中国
一种基于连杆配置的可重构无人机的控制方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2026-04-20 10:37:26
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2026-04-20 10:37:26
本发明公开了一种基于连杆配置的可重构无人机的控制方法,可重构无人机包括重构控制器、设置在姿态环的BSTSMC控制器以及与BSTSMC控制器连接的扩张状态观测器;控制方法包括:重构控制器根据接收的重构信号对可重构无人机进行重构;扩张状态观测器获取重构后的可重构无人机的姿态变化信息,并根据姿态变化信息对可重构无人机的姿态进行实时补偿;BSTSMC控制器获取实时补偿后的姿态控制信号,根据姿态控制信号对可重构无人机的姿态进行实时调节。在可重构无人机物理属性时变,存在模型不确定性以及外部扰动的情况下可以对扰动进行实时估计并补偿,以实现在飞行时同步变形可以保持可靠的飞行性能。
该控制方法的核心技术在于“运动学建模-构型切换规划-动态补偿控制”三层架构。首先建立包含可重构连杆的多刚体动力学模型，推导构型参数与转动惯量、控制力矩的映射关系。其次设计基于状态机的构型切换策略，规划关节角速度与加速度轨迹，确保切换过程不激发机体震荡。最后提出自适应增量反步控制器，在构型变化时实时估计并补偿转动惯量突变与空气动力参数变化，利用角速度反馈与非线性干扰观测器维持姿态稳定。控制系统运行于机载实时处理器，支持飞行中一键指令切换或根据环境自主决策。
该方法可广泛应用于侦察监视、物流配送、搜索救援及特种拍摄等领域。特别适用于需要同时具备高速巡航与狭窄穿越能力的任务，如灾后废墟搜索、电力隧道巡检、室内外跨场景配送。随着无人机应用场景日益复杂，对单机多形态适应的可重构技术需求持续增长。该方法还可拓展至变体飞行器、空间可展机构及仿生扑翼机等前沿领域，具备广阔的应用前景。
华东交通大学位于江西省南昌市，是一所以交通为特色、轨道为核心、多学科协调发展的教学研究型大学。学校成立于1971年，原隶属铁道部，现为江西省人民政府与国家铁路局、国家铁路集团共建高校。学校涵盖工、经、管、文、理、法、教育、艺术等学科门类，拥有博士后科研流动站、博士学位授予权。学校立足“交通特色、轨道核心”的办学定位，致力于培养高素质应用型人才，在轨道交通基础设施运维、智能交通、载运工具运用工程等领域形成鲜明特色和优势。
本成果产生的效益显著。任务效益上，单架次飞行中可执行多类型任务，无需更换机体或返回地面调整，提升了作业效率与任务成功率；紧凑构型可穿越直径仅有机体1.2倍的缝隙，拓展了无人机可达空间。经济效益上，可重构设计替代了多架固定构型无人机的协同任务需求，降低系统购置与维护成本。安全效益上，遭遇大风或碰撞风险时可主动切换至低阻力或保护构型，增强飞行安全。技术效益上，为变构型飞行器的控制理论提供了工程实践范例。产业层面，增强了我国在可重构无人机及先进飞行控制领域的自主创新能力。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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