微型四轴飞行器的设计与实现

四轴飞行器是通过调节电机转速来控制运动姿态的典型欠驱动系统,为研究飞行器的姿态控制问题,对飞行控制系统进行了初步设计.硬件部分以STM32单片机为主控芯片,采用MPU6050陀螺仪传感器完成飞行控制系统的选型设计,重点讨论了驱动电路、传感器和通信模块的选型设计.软件部分以PID控制为基础,重点介绍了姿态角检测过程中的四元数变换和卡尔曼滤波环节,这两个步骤保障了所得姿态角的准确性.仿真分析和室内测试显示,该硬件设计性能可靠,其姿态角控制达到了预期效果,对四轴飞行器的设计有借鉴意义.     

一种角度融合算法在姿态角解算中的应用

利用四元数求解姿态变换矩阵，采用三轴旋转的方式复合成姿态角变换矩阵，建立在姿态测量中的标度变换从而完成该算法的软件设计，然后通过对测量传感器MPU6050的电路设计和编程实验，并且建立上位机3D模型，验证该算法可以全姿态工作，实时性较强，计算量适中，测量结果满足水准仪测量应用中的需求。     

四旋翼飞行器控制系统的设计与实现

为了解决四旋翼飞行器的飞行控制问题,设计了一种基于位置式比例积分微分(PID)算法的飞行控制系统.该控制系统以MSP430f149处理器为中央处理器,以MPU-6050传感器为惯性测量器件.在搭建的姿态控制平台上,为了实现控制系统的稳定飞行,结合四旋翼飞行器的飞行原理对传感器输出的姿态角进行PID控制,然后将PID控制器的输出信号与电机的基本油门相结合,用以调节4路脉冲宽度调制(PWM)信号占空比的方式来控制电调电路,再由电调驱动电机并控制电机转速.结果表明,俯仰角、横滚角、偏航角的误差均小于1°,验证了PID算法对四旋翼飞行器姿态角控制的有效性,保障了飞行器自稳定控制的鲁棒性.     

基于STM32的智能跟随平衡车设计

设计一种以STM32F103C8T6为控制器的平衡车。利用TB6612芯片驱动两个运动电机,以MPU6050陀螺仪传感器实时监测平衡车运动姿态,通过闭环控制PID算法和卡尔曼滤波器实现车的平衡运动,利用车载传感器对前方50cm内移动物体进行实时跟随移动。介绍了部分硬件电路及软件设计内容。该平衡车可通过外部控制设备控制其前进、后退及转弯。其电池电压、倾角、左右轮转速等运动信息能够在OLED液晶显示屏上显示。实际测试表明,该平衡车运行稳定。     

基于STM32F103RCT6两轮自平衡小车设计

采用PID算法、卡尔曼滤波算法,实现一个基于STM32F103RCT6两轮自平衡小车系统。运用MPU6050模块来获取数据信息,进而弥补加速度计的动态误差以及陀螺仪的漂移误差,获得更精确的倾角值,然后经STM32芯片处理输出适当指令,控制电机的运行,并通过蓝牙模块与手机蓝牙APP的通信,实现小车循迹。实验表明:小车通信可靠,保持平稳,且能实时控制小车的运动姿态,达到预期目的。     

基于多传感器的直立循迹智能车硬件系统设计

本文介绍了一种基于面阵CMOS传感器、陀螺仪及加速度传感器和绝对式旋转编码器的直立循迹智能车硬件结构及设计方法. 该智能车采用模块化设计思想,将硬件电路划分为多个子模块,对其分别设计再予以综合. 其中姿态采集模块通过MPU6050运动传感器获取角度和角加速度数据,进而拟合得到智能车姿态,图像采集模块通过MT9V022 CMOS传感器获取道路图像信息,速度采集模块通过绝对式旋转编码器采集车速信息,最终通过CPU控制模块对上述信息综合分析,实现智能车直立且自主循迹的稳定运行控制.     

齿轮激光跟踪在位测量的姿态调整模型

为了提高特大型齿轮激光跟踪在位测量系统的精度,降低测量过程中三维测量平台的运动自由度,设计了三维测量平台姿态调整系统。为实现三维测量平台的自动姿态调整,建立了2个姿态调整模型来实现姿态调整量的计算,构建姿态调整系统并分析姿态调整模型的调整精度。通过姿态调整系统的3个高度调整电机与1个角度调整电机,实现三维测量平台的姿态调整,最终实现三维测量平台坐标系与特大型齿轮工件坐标系的平行,在最佳姿态下测量特大型齿轮的误差项目。实验结果表明,姿态调整模型正确,系统可实现119"的调整精度,可应用于特大型齿轮激光跟踪在位测量系统。     

基于捷联惯性导航的室内定位系统研究

基于捷联惯性导航的室内定位系统是综合运用MPU6050陀螺加速度计模块、HMC5983三轴电子指南针模块和蓝牙模块来实现定位. 系统以STM32单片机为控制核心,依此算出四元数和旋转矩阵,并利用卡尔曼滤波算法计算最优姿态角,在此基础上获取载体在导航坐标系中的运动加速度,通过对加速度的两次积分计算出载体在导航坐标系中的位置信息. 为了克服惯性导航固有的不可消除的积累误差,布设关键通信节点,采用局部蓝牙通信定位,并通过加权平均融合对位置信息做出修正,提高了定位系统的定位精度.     

基于MPU6050的双轮平衡车控制系统设计

双轮平衡车是一个高度不稳定两轮机器人,单独使用陀螺仪或者加速度计都不能提供有效而可靠的信息来保证车体的平衡.介绍了以STC12C5A60S2单片机作为核心控制器的双轮平衡车控制系统设计方案,采用MPU6050六轴传感器采集角度和角速度信号,应用卡尔曼融合滤波方式和PID控制算法,以实现双轮平衡车的平衡和简单的直立行走.     

小型无人机姿态航向参考硬件系统

研究了姿态航向系统的硬件组成,包括单片机STM32F103、陀螺仪加速度计MPU6050和磁航向计HMC5883。进行了硬件系系统测试实验。     

基于Lora技术的井盖缺失警示监测系统解决方案

针对井盖监测管理和井盖缺失后现场警示落后的现象,提出了一种基于Lora技术的井盖缺失警示监测系统的解决方案。该系统采用STM32单片机作为主控制器,使用keyes压力传感器和MPU6050多轴传感器实时监测井盖的状态,使用步进电机、螺杆和声光报警器组成现场警示装置,在井盖缺失后及时警示过往的行人和车辆,同时利用Lora通信技术实现对井盖状态信息和报警信息的传输,通过以太网实现对井盖状态的实时监测、及时通知相关技术人员前往维修。测试实验表明,该解决方案能够有效监测井盖状态和改善井盖缺失后现场警示效果。     

一种四旋翼自主飞行器的设计与实现

通过对四旋翼飞行器进行设计,使其能够在人工控制时实现一键式启动,从而在指定的区域内完成自主飞行任务。研究方法是基于瑞萨器件R5F100LEA作为核心控制器件,辅助以采用超声波测距传感器HC-SR04和九轴运动处理传感器MPU-6050来控制飞行器的运动方式和运动姿态。     

基于PLD稳定平台控制系统的设计

天线稳定平台主要用于隔离载体运动对雷达天线的干扰,显著提高雷达的探测效果.介绍了一种基于PLD稳定平台控制系统的设计及仿真.稳定平台控制系统主要由光纤陀螺仪信号采集电路、光电编码器信号检测电路、伺服电机驱动电路、接口电路和控制计算机五个部分组成.光纤陀螺仪感知稳定平台3轴转动扰动.PC/104控制计算机分析光纤陀螺仪的信号控制伺服电机运转补偿载体的扰动信号.3个光电编码器检测稳定平台补偿误差,以实现天线指向稳定.仿真结果表明该稳定平台控制系统设计正确.     

舰载稳定平台PIDNN控制系统设计与仿真

为消除舰船摇摆对速率稳定与目标跟踪精度造成的扰动,以PIC24F16KL401单片机作为舰载三轴稳定平台控制系统的控制核心,给出了舰载稳定平台控制系统设计方案.采用基于神经元网络的PID算法进行了系统控制,得到了舰载稳定平台PIDNN控制系统.仿真结果表明:该控制系统最大稳态误差小于0.001rad.在加入摩擦力矩干扰与载体扰动干扰后,系统误差在-0.05~+0.05rad范围内波动,跟踪精度较经典PID稳定,外界的干扰得以有效抑制,平台保持稳定.     

直线伺服6杆虚拟轴机床轨迹跟踪控制的研究

针对永磁直线伺服电动机（PMLSM）驱动的6自由度虚拟轴机床提出了一种新的轨迹跟踪控制方法，该方法采用神经网络实现实时IP位置控制器的在线设计，将杆间的耦合作用和负载扰动看作是电机动力学参数的变化，利用观测器对电机参数进行观测，从而使计算大大简化，利用给定加速度来调整动子电流的大小，间接实现了加速度跟踪控制，改善了虚拟轴机床的轨迹跟踪性能，仿真实验表明该方法对虚拟轴机床各杆的位置、速度，加速度实现了精确的跟随控制，系统具有很强的鲁棒性。     

基于ZPETC-FF和DOB的精密运动平台控制

光刻机的工件台和掩模台采用长行程直线电机宏动跟随平面电机高精密微动的复合运动方式,实现系统高动态纳米级精度的跟踪定位. 为减小平面电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机精密运动平台的跟踪精度. 提出一种零相位误差跟踪控制器加前馈(ZPETC-FF)和干扰观测器(DOB)相结合的复合控制方法,以提高直线电机宏动精密运动平台的运动精度. ZPETC-FF作为前馈跟踪控制器,有效提高了系统带宽和跟踪性能,减小了系统的动态跟踪误差;DOB作为鲁棒反馈控制器,补偿了外部扰动、未建模动态和系统参数摄动等,有效提高了系统的抗干扰能力. 实验表明,所提出的控制方法与传统的控制方法相比,不仅提高了系统的动态跟踪性能,而且还具有更强的抗干扰能力.     

航天器姿态跟踪的几乎干扰解耦控制

研究了有界干扰力矩作用下航天器姿态跟踪的几乎干扰解耦控制问题.采用修正罗德里格参数（MRP）作为航天器的姿态描述.利用非线性系统中的微分几何理论,通过反馈线性化方法设计跟踪控制器,使得在实现姿态跟踪的同时,实现了对系统的几乎干扰解耦控制,即在L2增益意义下实现了从干扰到跟踪误差的影响任意小,并通过Lyapunov方法证...     

基于MATLAB图像式识别算法的风电场图传定位系统

基于风电场的图像传输系统,借助MATLAB GUIDE开发界面,为多轴云台电机图传系统设计了一套专用的控制平台。该平台内置了图像识别算法与电机控制策略,可以完成指定目标的识别与跟踪。结果表明,在运动控制系统中,采用了图像识别算法和控制策略后,可以将其应用于多种基于图像目标定位的场合。     

基于双目视觉的无人机定位与控制系统

设计实现了一个基于双目视觉的无人机定位与控制系统.系统由四旋翼飞行器、两个Wii Remote传感器、Kinect传感器、凌动处理器等构成.飞行器采用STM32F401为主控,辅以六轴速度和加速度传感器以及超声波传感器实现姿态和高度控制.利用两个Wii Remote传感器以双目视觉的原理即可实现飞行器的三维定位与追踪.Kinect传感器实现对手势姿态的识别.在Intel凌动处理器平台上利用2.4G无线数传与飞行器通信,并利用PID控制器以增强飞行器的鲁棒性.该系统实现了在室内没有GPS信号的情况下对飞行器的精确定位,以及基于手势姿态识别的对四旋翼的智能控制.     

虚拟复合轴伺服系统的等效复合控制方法

在复合轴伺服系统有关理论和实验的基础上,针对无快速反射镜装置的普通光电跟踪平台机动目标跟踪问题,提出虚拟跟踪平台和虚拟跟踪探测器概念,与实际跟踪平台构成虚拟复合轴伺服系统,其系统结构与复合轴伺服系统完全相同.解决了虚拟跟踪探测器算法、虚拟平台对象特性、系统实现问题,从而将虚拟复合轴伺服系统转化为一种等效复合控制方法.采...