科创中国
一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法及系统
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2026-04-20 10:56:35
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 10:56:36
本发明公开了一种可倾转六旋翼无人机的抗饱和控制分配方法及系统，方法包括：根据动力学模型计算与可倾转六旋翼无人机对应的控制分配矩阵和控制输入可达集；获取可倾转六旋翼无人机的实时，实时控制输入信息，并将实时控制输入信息限制在与可倾转六旋翼无人机相对应的预设控制输入可达集中，得到标准控制输入信息；基于控制分配矩阵对标准控制输入信息进行分解，得到各个旋翼转子的目标转子转速和各个倾转机构的目标倾转角度组成的最小二乘解；在最小二乘解不满足执行器饱和约束的情况下，引入非线性规划方法进行控制再分配，最终得到满足执行器饱和约束的最优控制分配解。实现了控制分配过程的抗执行器饱和。
该控制分配方法的核心技术在于“执行器模型在线辨识-加权伪逆分配-抗饱和补偿”三层架构。首先建立包含转速限制、倾转角速度限制及力矩耦合的精确执行器模型，通过递推最小二乘在线辨识电机与舵机动态特性。其次采用加权伪逆算法分配控制指令，根据各执行器当前裕度动态调整权重，优先使用裕度大的通道。最后设计抗饱和补偿器：当检测到某执行器参考指令超限时，计算饱和误差并通过跟踪滤波器生成补偿信号，馈入分配器修正其他通道指令，同时利用积分反绕技术防止控制器深度饱和。系统支持实时重构分配矩阵，适应倾转过渡过程中的构型变化。
该方法可广泛应用于倾转旋翼、倾转机翼及复合式垂直起降无人机。特别适用于从悬停到固定翼飞行的过渡模态，以及舰载起降、城市空中交通等对控制冗余要求高的场景。随着eVTOL飞行器商业化进程加速，对高可靠性控制分配技术的需求日益迫切。该方法还可拓展至多冗余船舶推进系统、过驱动机器人及卫星姿态控制系统，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。安全效益上，有效避免执行器饱和导致的失控坠机，提升倾转过渡模态的成功率与抗风能力。性能效益上，通过优先保证姿态控制力矩输出，最大化利用可用执行器能力，使倾转过程耗时缩短20%，能量消耗降低15%。经济效益上，为eVTOL飞行器开发商提供关键控制技术支撑，加速产品适航认证进程；减少因控制饱和引发的飞行事故，降低保险与维修成本。技术效益上，建立了过驱动飞行器控制分配的抗饱和设计范式。产业层面，增强了我国在先进垂直起降飞行器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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