[01] 中文题目：
质心时变的全驱eVTOL位置姿态避障与预定安全控制
[02] 英文题目：
Attitude-position obstacle avoidance and predefined-time safe control for fully actuated modeled eVTOL with time-varying centroid
[03] 作者信息：
杨飞生，冯晓，刘祝成，刘准钆
[04] 发表刊物：
《IEEE Transactions on Transportation Electrification》，期刊旨在推动电动运载工具的前沿技术创新。2026年影响因子IF为8.5，2025中科院SCI一区TOP期刊。
[05] 索引信息：
F．Yang, X. Feng, Z. Liu, Z. Liu. “Attitude-position obstacle avoidance and predefined-time safe control for fully actuated modeled eVTOL with time-varying centroid”, IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2026, 12(4): 5773-5783. DOI: 10.1109/TTE.2026.3682473.
下载网址：https://ieeexplore.ieee.org/document/11478512
[06] 内容简介：
在载货运输场景中，电动垂直起降飞行器 (eVTOL) 需实现货物的高效点对点配送，然而货舱内载荷的动态晃动会导致飞机本体质心发生持续时变偏移。这种时变质心不仅会破坏eVTOL的动力学平衡，加剧系统的非线性耦合特性，还会显著降低姿态稳定与轨迹跟踪的控制精度。与此同时，物流运输对任务时效性的严苛要求，进一步对控制系统的快速响应能力提出了挑战。传统控制方法往往难以在有效抑制时变质心干扰与保证系统快速跟踪性能之间取得平衡，甚至可能因质心大幅偏移导致跟踪误差急剧增大，严重威胁飞行安全。此外，低空空域复杂环境中存在的各类静态和动态障碍物，也给 eVTOL 的安全飞行带来了额外风险。针对上述难题，论文利用段广仁院士提出的全驱系统理论，对时变质心eVTOL进行四元数动力学全驱建模，设计了基于快速收敛原理与控制障碍函数的位姿避障一体化安全控制方法。首先，设计了一种观测误差与跟踪误差均能在预定义时间内收敛的快速观测器与标称控制器。其次，基于预定义时间的隐式Lyapunov能量函数进行闭环稳定性分析，推导了保证系统全局稳定的线性矩阵不等式(LMI)条件。最后，针对 eVTOL 飞行过程中的避障需求，引入姿态强制区的概念，通过构建位置安全集、姿态安全集，将位姿避障问题转换为二次规划(QP)问题，设计了安全控制器。本文是杨飞生教授指导的交通运输工程学科硕士生冯晓，于2025年“智能自动化与系统安全”暨“自主无人系统”国际会议荣获Best Student Paper Awad的有关基于全驱系统方法解决eVTOL固定时间控制研究之后，在信息物理融合电动无人系统方向取得的又一创新性成果。
[07] 资助信息：
本文受到国家自然科学基金、航空科学基金、自主智能无人系统全国重点实验室开放课题基金等项目的资助。
投稿：刘祝成
审核：王小旭
