57、二维多连杆可变形多旋翼飞行器的运动规划与实验验证

二维多连杆可变形多旋翼飞行器的运动规划与实验验证

1. 技术方法概述

假设空中变形过程足够缓慢，在每个时间点上，多连杆结构可被视为一个特殊的刚体，其旋翼配置和惯性参数会发生变化。基于此假设，后续推导了多连杆动力学和运动规划算法。

2. 运动学与动力学

• 双旋翼单元 ：采用反向旋转的双旋翼单元来抵消阻力矩和陀螺力矩，通过2自由度矢量机构使双旋翼单元倾斜。双旋翼单元产生的综合推力 $f_{Ti}$ 替代单个旋翼的推力。
• 总扳手计算 ：总扳手可表示为 $\begin{bmatrix} {CoG}f \ {CoG}\tau \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} B \ P \times B \end{bmatrix} f_T = Qf_T$，其中 $B = \begin{bmatrix} {CoG}b_1 & {CoG}b_2 & \cdots & {CoG}b_N \end{bmatrix}$，$P = \begin{bmatrix} {CoG}p_1 & {CoG}p_2 & \cdots & {CoG}p_N \end{bmatrix}$，$f_T = \begin{bmatrix} f_{T1} & f_{T2} & \cdots & f_{TN} \end{bmatrix}^T$。
• 动力学简化 ：由于飞行运动缓慢，多连杆模型可近似为具有可变惯性参数的单个刚体，动力学方程简化为：
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