系留式四旋翼无人机起降时的运动稳定性分析

作     者：丁力 刘晨 刘小峰 郑欣 吴洪涛 Ding Li;Liu Chen;Liu Xiaofeng;Zheng Xin;Wu Hongtao

作者机构：江苏理工学院机械工程学院常州213001 河海大学物联网学院常州213001 江苏优埃唯智能科技有限公司常州213001 南京航空航天大学机电学院南京216000 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2020年第41卷第9期

页      面：70-78页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(52005231) 江苏省产业前瞻与共性关键技术项目(BE2018066) 江苏省自然科学基金(BK20170315)项目资助 

主　　题：系留式四旋翼无人机 运动稳定性分析 起降阶段 李雅普诺夫指数 动力学模型 

摘      要：在起飞与降落过程中因地面效应、阵风干扰、系缆绳长等因素的影响,极易导致系留式四旋翼无人机(系留机)出现失稳现象。针对上述问题,提出一种基于李雅普诺夫指数法的系留机运动稳定性分析策略。通过Euler-Lagrange方程获得四旋翼的动力学模型,借助悬链线理论推导出系留缆绳的拉力公式,最终形成完整的系统动力学模型。给出基于李雅普诺夫指数的稳定性判定方法,构建系统结构参数与运动稳定性间的量化关系。搭建物理样机,采用直接法和间接法获得系统的物理参数。通过仿真与试验分析了系留机在起降阶段的动力学特性,结果表明:该无人机降落阶段的稳定性在仿真中比起飞阶段提高了329.5%、在试验中比后者提高了213.21%,所搭建系留机的结构参数是合理的。