GPS的微型系统及其制导(英文)

基于微型飞行器(MAV)尺寸小、载重及能量供给有限,难于获取完整的飞行状态参数,对机载的设备和导航控制系统要求很高等特点,提出了一种应用于翼展680 mm的电动微型飞行器的基于航迹角度和偏航距误差的几何导航控制算法,并利用MEMS传感器设计了飞行控制系统,给出了PID控制率.Matlab仿真试验表明,该系统在3种PID控制率下均可很好地实现导航控制,偏航控制误差低于30 m;空中飞行试验表明,提出的算法有效地实现了电动微型飞行器的导航控制飞行,在2级风情况下,偏航误差低于30 m.     

微型三轴转台的研究

介绍了用于微型飞行器(micro aerial vehicle,MAV)和超小型飞行器(small unmanned aerial vehicle,SUAV)中飞行控制系统地面试验的重要设备——微型三轴转台,包括转台的机械设计、控制系统设计以及转台的操纵和使用界面的设计。该文所介绍的微型三轴转台具有结构简单、控制精度高、使用方便等特点。     

微小型飞行器中的数据采集与控制系统

为探索微型飞行器的飞行控制规律，基于脉宽调制信号设计了一种专用的微型机载数据采集和输出控制系统。在微小尺寸和低功耗的前提下充分利用有限的硬件资源实现了对微型飞行器的多路飞行数据的实时采集和存储，同时按照要求对微小型飞行器进行了飞行控制。通过飞行试验，应用于微小型飞行器的微型测控系统的可行性和可靠性得到了证明。     

基于有限元法的甲虫后翅生物力学特性分析

微型飞行器（MAV）在未来的情报搜集、空中监视和信息侦察领域具有潜在的应用价值。为了充分发挥其秘密执行能力，MAV必须在其预定目标附近运行，而且不会引起对方的反侦察。为让MAV的尺寸低于15 cm，要求未来的MAV模仿昆虫的外观和飞行特性。文中描述了一种对甲虫的后翅进行生物力学特性分析的数值模拟方法。数值模拟是理解昆虫飞行行为的一种非常重要的方法。三维模型是经过三维扫描技术和逆向重构技术获得的。使用梁单元模拟翅脉，壳单元模拟翼膜，提出了一种基于真实甲虫翅膀的有限元模型建立方法并进行特征分析。仿真结果显示后翅在扑翼产生的气动载荷下具有较好的弯曲变形协调性。     

微型扑翼飞行器仿生悬停原理研究

根据现有微型扑翼飞行器悬停技术的不足,研究了基于蜂鸟扑翼运动的仿生翻转翼悬停方式,提出了实现该种悬停方式的运动机构和控制方式,为实现微型扑翼飞行器高效悬停飞行及有效控制提供了依据.     

I2C总线在微型飞行器数据采集中的应用

以新一代单指令微控制器ADμC842为核心实现I2C总线,多片微控制器分别实现I2C主机和I2C设备,并实现主机与设备之间的数据通讯.该接口在微型飞行器(MAV)机载控制系统中实现并且成功对微型飞行器试飞数据进行实时采集和记录.     

多学科设计优化方法及其在微型飞行器设计中的应用

微型飞行器是复杂的微机电系统,研究涉及微机械设计,微结构力学,微动力学,微流体力学,微气体动力学,微热学,微摩擦学,电子控制等多个学科,阐述了多学科设计优化方法的基本思想,综合考虑了微型飞行器设计在推力,重量,控制,通讯导航等方面的限制要求,探讨了该方法在微型飞行器设计中的应用,并给出了初步应用范例。     

仿生扑翼飞行微机器人研究现状与关键技术

扑翼飞行微机器人(Flapping-wing Flying Microrobot)是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新概念飞行器.文中简要介绍了扑翼飞行微机器人的概念、特点与用途,从测试与试验、建模与分析、设计与制作、控制与传感四个方面概括了扑翼飞行微机器人的国内外研究现状,最后讨论了后续研究中需要突破的关键技术.     

基于脑电刺激的蜜蜂飞行控制系统设计

半生物昆虫机器人因其隐蔽性高、续航时间长等优势在未来军事作战及抢险救灾中具有重要应用价值.然而,目前蜜蜂等昆虫飞行行为的神经调控尚不清晰,且缺乏人工干预控制昆虫稳定和精准飞行的有效方法.在探索视觉引导下的蜜蜂飞行行为神经调控机制的基础上,采用可编程微型控制芯片,配合无线电接收模块,提出了兼顾无线通信距离与接近蜜蜂载荷的微控制背包设计,开发了嵌入式微型智能控制芯片,并以腹部背侧为昆机结合位点,验证了背包对蜜蜂机器人的飞控效果.微控制背包的开发为蜜蜂机器人的飞控研究提供了硬件基础,同时也为生物控制背包的升级与优化提供了理论依据.     

微型飞行器实时数据采集传输系统

根据微型飞行器的具体特点，设计一套遥控飞行下对姿态数据的实时采集系统，即飞行实验实时数据系统。本系统包括机械数据采集和发送模块，两套地面接收站分别接收控制信号和姿态信号。能用于建立飞行器的动力学模型，为设计飞行控制器提供依据。本文重点介绍机载模块和姿态数据接收站。     

六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计

本文介绍了一种以6个无刷直流电机作为动力装置的六轴旋翼碟形旋翼飞行器。通过电机的转速来控制飞行器的飞行状态,为了实现六轴旋翼碟形飞行器的飞行控制,对飞行器的控制系统进行了初步设计,并且给出了以ATMEGA8535单片机为计算控制单元,给出了其控制系统的硬件设计,由于元器件采用了贴片封装和低功耗的CMOS器件,使飞行器具有重量轻、功耗低、体积小等优点;本文也论述了硬件系统设计各单元模块的功能及可靠性,从而能够满足飞行器起飞、悬停及降落等控制姿态的要求。     

An adaptive navigation method for a small unmanned aerial rotorcraft under complex environment

Focusing on low navigation performance of small unmanned aerial rotorcraft under complex environment, a composite navigation method combined with adaptive Kalman filtering and radial basis function neural network prediction method is proposed to improve navigation performance during GPS outages. When the GPS signal is available, an adaptive Kalman filter based on covariance scaling is introduced to deal with the process noise in real time. Meanwhile, a radial basis function neural network is trained on line to construct the projection among input (output of the inertial measurement unit, attitude and GPS losing time) and output (position error and velocity error). During GPS outages, the radial basis function neural network can provide high performance error estimation for position and velocity to improve state information. Finally, a land vehicle test and a flight test have confirmed that the proposed method can improve the navigation performance largely under complex environment.     

小型涵道式无人机控制系统分析

由于小型涵道飞行器结构尺寸小、重量轻、功能复杂等特点,决定了其飞行控制系统具有同样的特点。为了实现无人机自主飞行的控制目的．可采用系统集成技术、方法、MEMS传感器及电子元器件,从而构造飞控系统平台。重点分析了小型涵道无人机控制系统的组成及基本功能,并对各部分做了详细论述。     

Control of passage through a resonance area during the start of a two-rotor vibration machine

Control of the passage of a two-rotor vibration machine through a resonance area is studied. A control algorithm based on the speed gradient method is proposed. The possibility of accelerating unbalanced vibration exciters to velocities exceeding critical resonance values for a limited level of the control signal is studied. The control system robustness with respect to variation in the suspension rigidity of the carrying body, the rotation resistance factor, and rotor eccentricity is analyzed.     

基于MIT规则的自适应Unscented卡尔曼滤波及其在旋翼飞行机器人容错控制的应用

提出一种新颖的基于MIT规则的自适应Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)算法,用来进行参数以及状态的联合估计.针对旋翼飞行机器人执行器提出一种执行器健康因子(Actuator health coefficients,AHCs)的故障模型结构,应用自适应UKF对AHCs参数进行在线估计,将联合估计的状态以及故障参数引入基于模型的反馈线性化控制结构,组成完整的容错控制系统.提出的自适应UKF算法以及容错控制结构经过中科院沈阳自动化研究所ServoHeli-20旋翼无人智能平台数学模型进行仿真试验验证,效果良好.     

Control of flight parameters of a quadrotor vehicle moving over a given trajectory

The problem of control of an autonomous unmanned aerial vehicle with vertical takeoff and landing, which moves over a trajectory specified in the coordinate space, is considered. A method of constructing a system of automatic control of quadrotor vehicle takeoff and flight is proposed. Analytical relations for control actions on four engines that ensure vehicle motion over a prescribed trajectory with desired values of altitude and velocity are derived.     

A new robust control for minirotorcraft unmanned aerial vehicles

This paper presents a new robust control based on finite-time Lyapunov stability controller and proved with backstepping method for the position and the attitude of a small rotorcraft unmanned aerial vehicle subjected to bounded uncertainties and disturbances. The dynamical motion equations are obtained by the Newton–Euler formalism. The proposed controller combines the advantage of the backstepping approach with finite-time convergence techniques to generate a control laws to guarantee the faster convergence of the state variables to their desired values in short time and compensate for the bounded disturbances. A formal proof of the closed-loop stability and finite-time convergence of tracking errors is derived using the Lyapunov function technique. Simulation results are presented to corroborate the effectiveness and the robustness of the proposed control method.     

微型无人直升机三轴飞行仿真转台

为了配合微型无人直升机飞行控制系统和惯性导航系统的研究,设计了一种基于MR-J2S交流伺服系统的新型三轴飞行仿真转台。该转台采用卧式布局,电机驱动的方式,使用光电编码器作为反馈元件,系统构成上、下位机两级控制结构,具有较高的测量精度、结构简单、造价低廉等特点。试验结果表明,能够满足微型无人直升机半实物仿真的要求。     

超小型旋翼机平面转弯运动的神经网络补偿建模

采用神经网络补偿机理模型法进行超小型旋翼机系统的平面转弯运动建模。首先建立系统的非线性参数化模型，通过把非线性模型在平衡点线性化，得到描述系统平面转弯运动的线性机理模型；然后针对转弯运动，采用对角回归网络来补偿机理模型与非线性模型之间的误差，从而获得超小型旋翼机系统的平面转弯运动的混合模型。仿真结果表明，该混合模型比单纯机理模型有更高的精度，且所获得的补偿神经网络具有很强的泛化能力。     

双转子连续混炼机非等温混合过程的数值模拟研究

利用PRO/E软件建立了双转子连续混炼机混炼段的三维几何模型,并应用FLUENT有限元软件对高聚物熔体在SCM50双转子连续混炼机混炼段中的流动和混合过程进行了三维非等温流场分析,给出了双转子速度场和剪应力场的基本规律.计算结果表明:螺棱顶部具有较大的剪应力和速度梯度,返混螺棱区存在回流现象.所得结论可为双转子连续混炼机的数值模拟研究提供一定的方法指导,并为其工程实践提供一定的理论指导.