基于DSP的微小型四旋翼飞行器控制系统设计

文章针对微小型四旋翼飞行器的飞行控制系统,采用TI公司的高性能DSPTMS320F28335为控制器进行了模块化设计,系统各模块主要为控制器模块、传感测量模块、无刷直流电机调速驱动模块和无线通讯模块,文中分别对各模块的硬件和软件设计做了详细介绍。     

小型四旋翼飞行器控制系统的设计与实现

当今四旋翼无人机得到了广泛的应用,如管网、巡视、航拍测绘等,与此同时四旋翼市场呈现出小型化的发展趋势。为了提供更多轻便型四旋翼的学习参考,文章设计了一款小型四旋翼飞行器,采用了STM32F103C8T6为主控制器,通过MPU6050传感器获取机体的飞行姿态,系统应用了串级PID控制算法实现了对四旋翼飞行器飞行姿态的调节。实验结果表明,系统较为稳定,该飞行器在飞行运动的过程中姿态较为稳定。     

四旋翼无人机仿真控制系统设计

为了实现四旋翼无人机的自稳定控制,对四旋翼无人机进行了动力学建模与控制。在建模时利用机理建模和实验实测相结合的方法,建立小型四旋翼飞行器的动力学仿真模型;并通过准LPV法将非线性模型线性化,在飞行器模型解耦的4个通道上分别设计PID控制器,且在Matlab/Simulink平台上对系统整体进行仿真。仿真结果表明,该动力学模型和PID控制器可以有效地实现飞行器的自稳定控制,为后续的四旋翼飞行器的控制研究打下基础。     

基于Cortex-M3处理器的多旋翼控制系统设计

针对当前四旋翼飞行器对环境依赖性强以及控制平台价格昂贵等问题,在综合分析现有的实现方案后,文章提出以Cortex-m3处理器为核心的四旋翼控制平台,从硬件设计和软件设计两方面介绍该控制系统方案。文章基于精度和效率等指标选取合适的模块,重点阐述了四元数算法、滤波算法、双环串级PID、陀螺仪,加速度计等技术原理和具体实现方法,解决了四旋翼飞行器在复杂环境下完成自主检测等任务的问题,对四旋翼飞行器的发展以及推广具有一定促进作用。     

基于APM开源飞控平台的四轴旋翼飞行器

文章介绍了在基于atmega2560的apm开源飞控平台上开发的一款面向个人的四轴旋翼飞行器;利用无刷电机做为动力输出,通过apm2.6开源飞控驾驶仪,使得旋翼飞行器可以以多种飞行模式稳定的并安全的执行飞行任务;利用加密的2.4G通信使飞行器最远可以达到450m的理论飞行器距离。同时该平台预留有丰富外接接口,为后续功能的开发提供了极大的便利。     

四旋翼无人飞行器设计与姿态控制算法研究

为改变传统以单片机为处理器的四旋翼无人飞行器的控制方式,提出基于STM32飞行控制系统的四轴飞行器的设计。主要包括飞行器的硬件构成、软件设计、姿态控制算法等。并通过仿真比较实现姿态控制计算算法的最优化选取,保证了飞行器的高稳定性和高实时性,实现了飞行器飞行模态的控制要求。     

变桨距四旋翼飞行器的建模与控制研究

变桨距四旋翼飞行器可以通过改变4个旋翼的桨距大小来控制对应旋翼的拉力,从而调节四旋翼飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器的桨距调节控制策略相比传统的单一转速调节对于提高自身运动的机动性及可靠性具有重要意义,未来在微型飞行器的编队飞行、精确任务方面应用前景广阔。为了分析变桨距四旋翼飞行器大角度非线性运动的控制可实现性,采用欧拉法对其建立了非线性动力学模型,并将反馈线性化的非线性控制方法应用于所建立的飞行器模型。最后,结合Simulink软件对非线性控制下四旋翼运动过程的仿真,探讨了非线性控制理论对四旋翼飞行器运动的控制作用,为变桨距四旋翼飞行器大角度非线性运动的控制实现提供参考。     

基于遗传算法的四旋翼飞行器最优控制

通过对四旋翼飞行器进行动力学分析得到力学平衡方程,基于此建立了四旋翼飞行器的数学模型并得出其状态空间表达式。通过线性二次型设计控制系统,将开环不稳定系统构造成闭环稳定系统,并给出了线性二次型最优控制率表达式。为解决试验法难以确定最优加权矩阵的问题,利用遗传算法对线性二次型最优控制加权矩阵进行优化设计,寻找最优加权矩阵。通过Matlab以及Simulink,对基于遗传算法的四旋翼飞行器最优控制系统进行了仿真,并与基于试验法的线性二次型控制做对比。从仿真结果看,基于遗传算法的线性二次型最优控制使得四旋翼飞行器具有良好的动态性能。     

基于DSP的四旋翼无人飞行器控制系统

本文以四旋翼飞行器为研究对象,以TMS320F28335为核心,搭建飞行器硬件平台,实现四旋翼飞行器的姿态控制。详细介绍了控制系统硬件设计方法,采用基于RBF神经网络整定的PID控制策略,最终实现了飞行器的垂直起降、稳定悬停和便携设备超远程控制。     

四旋翼无人机飞行控制系统设计研究

根据模块化思想分别对四旋翼无人机[1]硬件系统的控制器模块、传感器模块、电源模块、执行机构模块以及遥控器模块[2-3]进行了详细的阐述,并给出了相应的电路设计。根据硬件系统所需的要求设计了飞行控制系统软件方案总体流程图,最后根据图形化语言LabVIEW设计了一套基于四旋翼无人机飞行控制系统的显示界面用来实时采集四旋翼无人机飞行器姿态角的数据[4],通过转台实验分析证明,文中所设计四旋翼无人机飞行控制系统满足最初预期效果,为进一步研究奠定了理论基础。     

显微热成像技术研究现状与展望

显微热成像系统不仅能观测物体的形状细节,还能观测温度变化的细节,因此对需要进行细微热分析的领域具有重要作用。本文对显微热成像技术研究的背景和意义进行了概括,简单介绍了显微热成像系统的组成及工作过程,总结了显微热成像技术国内外发展研究及应用的现状,最后对其存在的问题及发展动态进行了分析。     

隧道加速度计的发展概况

利用隧道电流对于位移的敏感性，可以制作高分辨率的加速度计。本文介绍了隧道加速度计的工作原理，特点及发展趋势。     

MEMS金属微构件的激光微喷丸强化技术分析与展望

介绍了适用于金属微构件处理的激光微喷丸技术,通过控制工艺参量和合理的路径规划,在试件表面产生有益的残余压应力分布,能有效提高工件的抗疲劳和磨损性能。概述了微喷丸技术的研究现状,总结了激光微喷丸的机理、关键技术和影响因素,分析了激光微喷丸研究中存在的问题,为今后激光微喷丸技术的进一步研究提供指导。     

操纵微小世界的工具——微/纳米镊的研究与应用

在许多领域内,对微小物体的操纵一直都是极富挑战性的课题。这类技术以其在对微/纳米器件或生物学对象进行操作、加工、表征、装配及测试中的关键作用,正成为微/纳米技术尤其是微自动化领域中的一个极为重要的研究方向。本文归纳和总结了微/纳米操作技术方面的最新研究进展,并按照各种微/纳米镊的工作原理进行分类,分别对基于机械、水力学、电、磁、声、光、热以及这些效应的组合发展起来的微/纳米操作技术进行了评述,特别介绍了其中的一些典型应用。可以看到,微/纳米镊技术的发展,将给微小世界的研究和应用增添更多强有力的工具。     

微器件的热学加工技术研究与应用

归纳和总结了微系统热学加工技术方面的最新研究进展,着重讨论从材料的热学性质出 :发,实现微 /纳电子机械系统元件制造的若干新颖、低成本的方法,并特别介绍其中一些典型应用情况。通过分析表明,随着对微加工过程中一些关键热学机理的深入研究,许多现有技术瓶颈和界限均可望被逐步打破,从而促成更有效的微加工技术的建立。     

基于碳纳米管的微纳机电器件应用研究

综述了近年来碳纳米管在微纳传感器、纳米发电机、纳米执行器、纳米电子器件、纳米收音机与薄膜扬声器等方面取得的瞩目成果及典型应用,介绍了基于碳纳米管的微纳机电器件的制造工艺、器件性能及其研究进展,指出了碳纳米管基微纳机电器件在多元化发展、工艺多样化、材料复合化、产业化工程等方面的发展趋势。     

Laser Micro/Nano-Structuring Pushes Forward Smart Sensing: Opportunities and Challenges

Post-pandemic era poses an imperative demand on progressive sensing devices whose performance largely relies on the morphologies and structures of sensing materials. Despite substantial efforts and advances that have been made in sensing materials with different micro/nanoscale dimensionalities, it is still challenging to couple micro/nano platforms with sensing materials together for the precise and scalable production of high-performance sensors toward practical application scenarios. Owing to noncontact, precise, and high-efficiency features, laser micro/nanofabrication offers a promising solution to achieve high-quality micro/nano sensors with novel functionalities in a relatively short time. Herein, this review begins with a glance over the development of micro/nano-structured sensors and briefly discusses the importance of laser micro/nanostructuring technology for micro/nano-engineering of the sensors. Next, representative processing methods are elaborated in detail from a laser-pulse-type point of view, with potential applications toward chemical, physical, and biological targets based on different sensing mechanisms summarized. Finally, the perspectives on the opportunities and challenges of laser micro/nanostructuring strategies and materials for micro/nanosensors are presented.     

电阻抗刻画微/纳米流体通道中溶液的流动参数(英文)

提出了采用一对中空的圆柱形电极作为微/纳米流体通道的一部分,对流经该处的电解液的电阻值进行测定,由此刻画溶液的流动速率、浓度及温度等参数的方法。从理论上推导出微流体电解液的电阻值与上述参数之间的关系式,并解释了该方法的测试机理。在此基础上,完成了几类典型的原理性实验,对流动于毫/微米通道中的溶液的温度、流速及浓度等对电阻值的影响进行了测试,结果表明基于电阻测定可以很好地刻画微流体的性能。进一步讨论了将该方法与其他测量措施相结合,以同时确定多种微流体参数的可行性。     

微纳米分子系统研究领域的最新进展——IEEE NEMS 2021国际会议综述

2021年4月25~29日,由厦门大学、北京大学、电子科技大学联合举办的第十六届IEEE国际纳米/微米工程及分子系统大会(IEEE-NEMS 2021)于福建厦门顺利召开,共有来自全球各地的500多名微纳米科技领域专家学者与会分享最新研究成果。本文从纳米生物技术与纳米医学、微纳米传感器/驱动器和系统、纳米材料、微纳米与分子制造等4个角度介绍本次大会所展现的最新成果,并总结展望未来微纳米技术的发展趋势。     

先进微陀螺器件及微惯性测量单元最新研究进展

微纳加工技术与振动惯性技术的结合使惯性仪表技术发生了重大的变革,拓展了惯性技术在军用和民用领域的应用。高性能微惯性器件对军事装备和国民经济的发展起着越来越大的作用。该文基于美国国防高级研究计划局(DARPA)近年来在微惯性传感器技术领域的资助项目,综合研究了微机电系统(MEMS)谐振陀螺、微光学陀螺(MOG)、声表面波(SAW)陀螺等微惯性传感器技术及微惯性测量单元的最新发展现状,并对其发展面临的技术挑战进行了详细地分析与评述。