周边管道检查 (BiMPPI) 的双向推进器多旋转器:非线性最佳集成SDRE设计
Antonio Gonzalez-Morgado1, Saeed Rafee Nekoo1, Guillermo Heredia1
1The GRVC Robotics Lab., Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universidad de Sevilla, Seville, 41092, Spain.
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|April 6, 2025
概括
这项研究引入了一种用于管道检查的新型无人机,即用于周边管道检查的双向推进式多轮机 (BiMPPI). 在实验测试中,BiMPPI可以降落在管道上并绕着管道旋转,在实验测试中表现优于现有的控制器.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 航空航天工程 航空航天工程
- 控制系统 控制系统
背景情况:
- 管道检查对于基础设施维护至关重要.
- 目前的检查方法在机动性和可访问性方面存在局限性.
- 多旋转机无人机具有潜力,但需要先进的控制来进行复杂的机动.
研究的目的:
- 为周边管道检查 (BiMPPI) 提供一种新的双向推进器多轮机.
- 为了实现稳定的管道着陆,旋转和基于接触的机动.
- 为了评估一个整体依赖状态的里卡蒂方程 (SDRE) 控制器对旋转运动的性能.
主要方法:
- 一个双向推进器多轮系统的设计和实施.
- 开发一个完整的依赖状态的里卡蒂方程 (SDRE) 控制器,用于管道旋转.
- 通过模拟,对集成SDRE和伺服SDRE控制器进行比较分析.
- 在室内飞行测试中对BiMPPI平台的实验验证.
主要成果:
- BiMPPI平台成功展示了降落在管道上并围绕管道旋转的能力.
- 集成SDRE控制器在模拟中显示了与伺服SDRE控制器相似的性能,简化了实现.
- 实验结果证实BiMPPI的旋转性能优于SDRE和PID控制器.
结论:
- 开发的BiMPPI系统为增强管道检查提供了一个新的解决方案.
- 集成的SDRE控制器为基于管道的机动提供了有效和计算高效的控制策略.
- 实验验证证证实了BiMPPI平台的实际可行性和性能优势.
