27、无人机建模与欠驱动软抓手研究

无人机建模与欠驱动软抓手研究

1. 无人机建模相关内容

1.1 电池状态与充电

电池的荷电状态（SOC）是当前存储能量 (E(t)) 与最大存储能量 (E_{max}) 的比值，其计算公式为：
[SOC(t) = \frac{E(t)}{E_{max}} = \frac{E_0 + \int_{0}^{t} W_{soc}dt}{E_{max}}]
电池由二冲程发动机持续充电，通过模拟和优化电机与交流发电机的耦合，以实现电机相对于交流发电机所需功率的最大效率（以制动比油耗表示）。

1.2 垂直起飞机动模拟

所提出的模型用于模拟无人机的完整任务，重点关注垂直起飞机动的模拟。当前的控制系统基于两个控制器的叠加，即垂直起降（VTOL）控制器和巡航（CRUISE）控制器。
- VTOL阶段 ：起飞开始时，VTOL控制器启动，仅激活编号为1 - 4的四个垂直螺旋桨，使无人机沿垂直轨迹上升至最小高度 (h_{min})。为更好理解控制系统行为，采用车辆携带参考系（NED）。沿三个轴的力向量 (T_n) 可根据欧拉角 (\phi)、(\psi)、(\theta) 计算，公式如下：
[T_n =
\begin{bmatrix}
T_x \
T_y \
T_z
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
(\sin \psi \sin \phi + \cos \psi \cos \phi \sin \theta) \sum_{i=1}^{4} T_i \
(-\cos \psi \si