基于ACP理论的微型扑翼飞行器的姿态控制

微型扑翼飞行器(Flapping wing micro aerial vehicle, FWMAV)因飞行效率高、质量轻、耗能低、机动性强等显著优点, 在飞行器研究和应用中占据重要地位. 目前, FWMAV姿态控制成为飞行器控制研究领域的研究热点. 针对FWMAV姿态控制问题, 基于平行智能理论框架提出了一种FWMAV抗扰动姿态控制器. 通过建立人工系统(Artificial systems, A)、计算实验(Computational experiments, C)、平行执行(Parallel execution, P)三个过程, 得到一个能够有效解决FWMAV姿态控制过程中扰动问题的控制器, 并通过理论分析和数值仿真证明了该控制器的有效性.     

微型扑翼飞行器的自适应位置跟踪控制器

微型扑翼飞行器是飞行器发展的重要方向,其位置跟踪控制成为该研究面对的首要问题.本文针对微型扑翼飞行器(flapping wing micro aerial vehicle,FWMAV)的位置跟踪控制问题展开研究,提出了一种可以避免控制系统陷入奇异且理论跟踪误差为零的自适应控制器.具体而言,首先提出了零梯度位置跟踪控制器.而后,理论分析表明其在解决FWMAV位置跟踪控制问题时存在局限性,即该控制器总是存在理论位置跟踪误差.为了弥补这一缺点,对零梯度控制器进行改进,提出了一种理论位置跟踪误差为零的自适应控制器,并利用非线性激励函数加快了位置跟踪误差的收敛速度.最后,仿真实验验证了该控制器的优越性.     

仿生扑翼飞行器的研究现状及关键技术

本文简要介绍了仿生扑翼飞行器的概念、特点及其应用,概述了仿生扑翼飞行器在国内外早期和当前的研究现状及未来的发展趋势。在此基础上,就目前研究中迫切需要解决的一些关键技术进行了讨论,并结合目前研究情况,对我国仿生扑翼飞行器的未来发展前景进行了展望。     

微型仿昆扑翼飞行器解耦操控机制

提出一种解耦操控机制,用于解决微型仿昆扑翼飞行器飞行控制中的欠驱动问题．首先通过理论分析和仿真试验分析了翅膀的振翅运动参数对气动力旋量的控制作用;然后在对昆虫飞行所采用的生物学振翅运动进行模拟的基础上,通过调整翅膀的振翅运动参数,设计了一个能对气动力和气动力矩实现独立控制的解耦操控机制．此操控机制采用周期函数将控制输入量参数化,从而在仿昆扑翼布局的动力学模型中引入更多数目的独立控制量．通过将原动力学系统转化为完全能控系统,解决了仿昆扑翼布局的欠驱动控制问题．同时,此操控机制仅仅要求转动角可控,有效地降低了仿昆扑翼飞行器的设计难度．     

仿鸟扑翼飞行器仿真研究

针对仿鸟扑翼飞行器的柔性翼动力学仿真需要,在非定常空气动力学原理下,用修正的准定常气动力计算模型估算出了扑翼的动力学模型,并建立了其相应的状态空间方程,进而分析研究了在Matlab语言和Simulink环境下,对其仿真系统设计得需求和要求。     

仿鸟扑翼飞行器姿态镇定研究

针对仿鸟扑翼飞行器的欠驱动特性,提出了一种简化其飞行控制问题并实现其局部渐近稳定的控制方法．建立并分析了仿鸟扑翼飞行器的动力学和运动学模型,证明其控制问题等价于升力、推力独立可控情况下的姿态控制问题．进一步分析的结果表明,仿鸟扑翼飞行器的升力、推力都是独立可控的,其姿态控制为耦合输入下刚体的姿态控制问题．通过设计光滑时变反馈控制律实现姿态控制的局部渐近稳定,从而解决扑翼飞行器的飞行控制问题．     

仿昆扑翼飞行器全解耦控制

针对仿昆扑翼飞行器飞行控制所面临的欠驱动问题,基于平均理论,提出采用周期时变反馈策略控制仿昆扑翼飞行器的策略,并给出了设计周期时变反馈控制器的输入参数化设计方法．该方法对飞行昆虫的扑翼运动进行仿生模拟,通过调整根翅运动参数,实现了对6个方向气动力和力矩的独立控制．本质上就是用参数表示欠驱动系统的输入,并以此构造周期时变反馈函数;从而在原系统中引入更多数目的独立控制量,将原系统转化为完全能控系统．然后,将此可控系统线性化,并利用线性反馈控制器设计工具设计其反馈控制律．仿真结果表明,基于该策略设计的控制器具有响应速度快、稳定误差小、鲁棒性强等特点．     

基于MATLAB的扑翼飞行器三维重构算法

针对扑翼飞行器工作频率高、翅膀拍打速度快、常规方法难以测量与观察的问题,本文提出一种基于MATLAB平台的利用三维重构算法记录并计算扑翼微飞行器翅膀空间位姿的方法。通过2台高速摄像机记录翅膀的运动规律,并用三维重构算法进行处理即可获得翅膀的空间坐标数据。通过实验与根据运动学计算得到的理论值对比,验证了本方法的可行性。     

微扑翼飞行器控制系统相关技术研究进展

微型扑翼飞行器(FMAV)由于微型化和采用扑翼飞行方式的特征,许多传统理论和设计方法不再完全适用,相关理论和技术仍在不断地发展中,所以对国内外相关理论和技术的发展现状进行及时跟踪和研究,具有非常重要的参考意义;通过调查研究,介绍了与微型扑翼飞行器控制系统有关的低雷诺数非定常空气动力学、控制系统数学模型、控制方案和控制方法等的研究进展,总结出了微型扑翼对飞行器控制系统的设计要求,控制系统的特点和需要解决的关键问题,并展望了未来发展趋势。     

微扑翼飞行器驱动电路设计

扑机械昆虫是很小、高机动的仿昆飞行机器人,在勘探、环境监测、搜索和救援、监视等一系列任务中非常有用.压电执行器有小尺寸、高效率、高功率密度的优势,这展示了在微机器人领域的应用前景.实验是通过升压转换器将3.7V锂电池增加到250 V以上实现的.通过展现压电驱动器的驱动要求、电路拓扑和用于微机器人的压电驱动器的不同控制方式来探索驱动电路设计,并提出克级驱动电路.     

基于OpenCV精准对靶施药系统视觉模块设计

针对葡萄种植中切根虫的危害,采用基于OpenCV的图像处理方法设计葡萄树干精准对靶施药系统的视觉模块。通过图像处理实验,得出基于mean shift 的图像分割结果,边缘检测结果以及直线检测结果。实验结果证明该模块设计可有效的区别出葡萄园中弯曲的葡萄树干和笔直的树桩。     

基于小波网络的机器人视觉伺服控制研究

本文基于小波神经网络设计了一种三关节机器人视觉伺服系统。该系统采用eye-in-hand方式,基于图像特征构成视觉反馈,来完成机器人抓取物体的任务。论文对系统结构、坐标变换、成像原理、视觉控制器进行了详细的设计,并通过仿真试验证明了所设计控制系统的有效性。     

基于OpenCV和USB的实时人脸跟踪系统

人脸跟踪系统的构建已成为现代计算机视觉研究的热点。提出一种基于OpenCV和USB的实时人脸跟踪系统。利用基于HAAR特征人脸检测算法,并能够判断距离,编写Windows Win32程序调用串口API和下位单片机STC12C5410通信,采用CH341A芯片将RS232串口数据加载到USB协议数据栈中实现USB传输,单片机控制FUTABA舵机,获取上位机人脸检测坐标信息,实时调整舵机转动角度,使人脸始终处于图像中间一定阈值范围内,达到人脸跟踪。该系统结构精简,可作为模块用于门禁安保系统及构建其他机器人研究平台。     

基于视觉伺服控制的光伏板清洗系统设计

光伏板上的鸟粪、枯叶等污渍若不及时清理会导致光伏板热斑现象的发生,严重影响光伏板的使用寿命和安全。现有光伏板清理方法存在清洗效果不好、浪费水资源、清洗效率低等问题,为此,及时清理维护光伏板成为光伏发电企业亟待解决的首要问题。基于以上问题,该文提出光伏板清洗视觉伺服控制系统和一种改进型模糊PID控制算法,利用从实时视频图像中提取的反馈信息控制机械臂对准污渍点,实现定点喷射清洗污渍点,达到节水高效的目的。实验结果表明,基于改进型模糊PID控制算法的光伏板清洗视觉伺服控制系统能够准确地定位到光伏板污渍位置并精准喷射清洗污渍,最大限度地节约水资源。     

基于ReLU神经网络的移动目标视觉伺服研究

针对移动目标跟踪以及抓取的问题,提出一种基于ReLU网络模型的单目视觉伺服系统。首先建立机器人视觉系统,完成对目标跟踪以及特征提取的任务,并通过结合单目视觉模型对其位姿进行估计,从而得到目标状态;然后,利用ReLU神经网络对机械臂的逆运动学进行学习,并用训练后网络模型构建单目视觉伺服系统的控制策略来避免机器人逆运动学求解计算量大、多解等问题;最后,为了提高抓取成功率,对末端执行器的运动轨迹进行规划。实验在NAO机器人平台上进行,根据实验结果证明方法的有效性。     

基于视觉的运动目标伺服跟踪研究

为对烟包PV带进行准确的伺服跟踪并完成剪带任务,提出一种基于运动估计的视觉跟踪算法。利用图像矩得到运动目标质心的坐标,根据质心的图像坐标计算出目标的速度、加速度。采用卡尔曼滤波算法预测运动目标在下一时刻的位置,并结合物体运动的速度、加速度作为伺服控制的依据,控制伺服电机的运动。实验结果表明,运动目标的速度误差在2 pixel/s以内,位置误差在5 pixel以内,验证了该算法的准确性和实时性。     

具有变结构控制器的无定标视觉伺服*

从控制的角度出发,提出了一种模型无关的无定标视觉伺服控制方法.在该方法中不需要机器人及摄像机模型,图像雅克比矩阵的计算采用最小二乘估计,机器人系统采用变结构的控制理论设计控制器;而后用李亚普诺夫方法对其进行了稳定性分析,结果证明系统能够渐近稳定.仿真实验证明了算法的有效性.     

FCMAC控制在基于图像的机器人视觉伺服中的应用

以二自由度平面机器人为研究对象,将FCMAC控制方法应用到基于图像的机器人视觉伺服系统中.建立了系统的数学模型,并在Matlab平台上对该系统进行仿真实验.仿真结果表明,本文的控制系统对静态目标定位、对直线运动目标及曲线运动目标进行跟踪,可以获得较快的响应速度和较高的控制精度.     

使用OpenCV技术实现的交通检测系统

针对基于视频的交通检测提出了一套解决方案.使用了Vistual Studio 2008作为开发环境,并结合了微软的DirectShow视频处理库和Intel公司的OpenCV图像处理库进行开发.通过对三种不同场景的实验结果表明,对于车辆的识别度高达90%以上.此系统在一般的设备下流畅运行,它能够满足实时性的要求,并且适...