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龍圖騰網恭喜南京信息工程大學申請的專利基于優化LQR的四旋翼無人機微分平坦控制方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN119828753B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-20發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202510322171.4，技術領域涉及：G05D1/495；該發明授權基于優化LQR的四旋翼無人機微分平坦控制方法是由楊天和;楊溢設計研發完成，并于2025-03-19向國家知識產權局提交的專利申請。

本基于優化LQR的四旋翼無人機微分平坦控制方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種基于優化LQR的四旋翼無人機微分平坦控制方法，步驟包括：系統從規劃端接收無人機的控制參考量，從實際環境中獲取無人機的物理約束信息；基于LQR算法構建約束函數，限制控制指令加速度的最大值；添加約束條件，確定優化問題的可行解范圍；根據實時計算的無人機推力余量限制加速度指令，在約束條件下求解最優加速度輸出，在滿足無人機的物理約束信息條件下，實現在復雜環境下無人機的控制目標。本發明方法，結合了參考目標和物理約束，以微分平坦控制性能出色并且算力開銷較小的優點為基礎，將NMPC的優化算法引入微分平坦控制器的加速度向量計算中，確保無人機在復雜環境中實現高效且安全的運動。

本發明授權基于優化LQR的四旋翼無人機微分平坦控制方法在權利要求書中公布了：1.一種基于優化LQR的四旋翼無人機微分平坦控制方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、數據采集：控制系統從規劃端接收無人機的控制參考量，從實際環境中獲取無人機的物理約束信息；構建四旋翼無人機的機體坐標系及旋轉矩陣，并通過控制參考量計算無人機的期望加速度；步驟2、構建約束函數：控制系統結合控制參考量和物理約束生成無人機的控制指令，計算控制指令加速度；基于LQR算法構建約束函數，限制控制指令加速度的最大值；考慮重力加速度和空氣阻力的影響，計算無人機控制指令加速度，表達式為： ；其中，為無人機的期望加速度；為控制參考量中的參考速度，表示四旋翼無人機受到沿負方向的重力加速度g的影響，表示旋轉矩陣的轉置，表示無人機飛行過程中的阻力系數；采用z-x-y順序描述四旋翼的旋轉，定義中間變量和，表達式為： ；其中，是從參考軌跡中得到的參考偏航角；在機體坐標系旋轉矩陣中，無人機的機體坐標、和相互正交且均為單位向量，表達式為： ；無人機控制指令的旋轉矩陣，表達式為： ；其中，表示由加速度和參考偏航角所計算得到的飛機姿態對應的三軸正交單位向量；基于LQR算法構建約束函數，方法如下：步驟2.1、選擇三軸位置和速度作為狀態變量，選擇加速度作為輸入變量，表達式為： ；其中，表示四旋翼無人機質心在世界坐標系下的位置變量，表示四旋翼無人機質心在世界坐標系下的速度變量，表示四旋翼無人機質心在世界坐標系下的加速度變量；分別表示約束函數的狀態變量和優化變量；步驟2.2、建約束函數，將LQR優化描述為： ；其中，目標函數用于最小化狀態成本和輸入能量，表示預測時域，表示第時刻的狀態變量，表示第時刻的優化變量，表示終端時刻的狀態變量；下標Q、R表示矩陣和，矩陣和為對角矩陣，對角線元素表示分配給狀態變量或輸入的權重，權重值表明相應的狀態或輸入的收斂速度；的下標表示終端狀況，矩陣為與終端狀態相關的對角矩陣；步驟3、添加約束：添加無人機物理約束條件，確定優化問題的可行解范圍；所述約束條件為實時的線性限制，包括路徑規劃中的避障約束、動力學模型的限制；步驟4、求解最優加速度：根據實時計算的無人機推力余量限制加速度指令，控制系統采用內點算法，求解得到符合無人機物理約束條件的實時最優加速度，將最優加速度傳遞給微分平坦控制器進行控制，輸出期望姿態傳遞至飛控軟件進行跟蹤，實現在復雜環境下無人機的控制目標。

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人南京信息工程大學，其通訊地址為：210032 江蘇省南京市江北新區寧六路219號；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。