基于模糊控制的涵道风扇无人机设计与仿真

主要目的是针对涵道风扇无人机的动力学特性,通过模糊控制理论建立模糊控制系统,设计出能很好控制涵道风扇无人机的控制器.文章研究了涵道风扇无人机的数学模型,提出了一种便于悬停作业时涵道风扇无人机模糊PID控制器的设计方法,能对PID参数进行动态整定,实现涵道风扇无人机悬停状态时水平姿态的平衡.仿真结果表明,与传统的模糊控制...     

基于DSP的无人机飞控系统的研究

针对小型无人机体积小、质量轻、稳定、可靠的特点,提出了一套低成本的基于DSP无人机飞控系统设计方案,详细介绍了系统的硬件结构和基本功能。为了使飞控系统具有良好的控制特性,满足高精度、高适应性和高灵活性的系统要求,设计了一种参数自适应的模糊PID控制器,并对控制器的设计原理、结构及参数设计规则等进行描述。仿真结果表明,参数自适应模糊PID控制器比常规PID控制器的控制性能更好,其超调小、响应快、精度高,而且自适应能力强,能满足无人机自主飞行的要求。     

基于多核架构无人机飞行控制系统设计与实现

针对中小型固定翼无人机自主起降与编队飞行任务,采用双ARM Cortex M4＋DSP架构,综合多传感器融合策略,利用多频段通信技术和舵机控制回路冗余设计的方法,设计并实现了一套飞行控制系统。该系统能为无人机自主起降与编队飞行提供了精确引导和相对定位信息与强大的通信支持、具有效率高、稳定性好、可靠性强以及集成度高等优点。地面半实物仿真和实际飞行试验结果表明,该飞行控制系统有效的支撑了无人机自主起降、多机编队飞行等研究。     

低速无人机自主着陆控制技术研究

针对无人机自主着陆问题,给出了无人机自主着陆控制系统结构,分别设计了着陆段纵向控制回路和横侧向控制回路的控制律,提出了一种基于待飞距离的无人机着陆轨迹,将着陆轨迹划分为四个阶段：进场飞行段、直线下滑段、指数拉平段以及跑道滑行段,并针对各个飞行阶段分别给出了纵向轨迹方程。在MATLAB环境下对某低速无人机着陆段控制进行仿真,仿真结果表明：本文提出的基于待飞距离的无人机着陆轨迹和针对该着陆轨迹设计的控制律,能够有效地实现无人机安全平稳着陆,符合预定的指标要求。     

基于微型四旋翼无人机的智能导航系统

为了实现四旋翼无人机的自主飞行,设计了该智能导航控制系统.飞行控制器采用陀螺仪与三轴加速度传感器相结合的方式检测飞行器姿态,通过ATMEGA644芯片分别控制4个电机驱动模块调速来实现飞行姿态的改变.导航系统通过ARM7控制GPS模块与电子罗盘,获取飞行器的实时位置,并利用软件滤波的方式提高了定位精度.设计了上位机控制...     

高功率密度双驱动控制器开发与验证

针对新型混合动力机电耦合总成系统开发了一款高功率密度双驱动控制器。详细阐述了该控制器的结构设计方案,并对硬件电气原理和软件控制策略进行了介绍,提出了叠层式七通道的冷却设计方案,并通过有限元仿真对双驱动控制器的散热效果进行了热仿真研究。最后,通过制造样机对双驱动电机控制器进行了台架试验,试验结果表明,所设计的双驱动电机控制器具有高效的冷却效果和稳定的控制性能。     

电动汽车用高功率电机控制器设计与验证∗

针对电动汽车控制器高功率密度的要求,开发了一款高功率电机控制器.阐述了该控制器的结构设计方案和电气原理,并对硬件和软件的设计方案进行了详细介绍,提出了基于单面散热IGBT模块的高功率控制器设计方案,并针对该高功率控制器的散热效果进行了仿真研究.最后,对高功率电机控制器进行了台架试验,试验结果表明,所设计的高功率电机控制器具有良好的控制器性能和更高的功率密度.     

无人机天线在雷电效应中的响应研究及性能检测

机载天线安装在无人机表面,容易成为雷电附着点,对无人机的飞行安全会产生严重威胁。 为开展相关设计,并验证设 计的有效性,针对 UHF 机载天线为研究对象,设计了片段式导流条和端口射频雷电抑制器的防护方案。 先后进行了初始先导 附着试验、外部部件瞬态感应试验、电性能测试和系统评估计算。 试验结果表明,天线损伤程度降低,片段式导流条对天线的电 性能影响不超过 0. 3 dB,射频雷电抑制器不影响驻波比、增益。 最终链路余量满足大于 3 dB 的要求,证明了设计的有效性。     

数字式调压器的模糊PID控制器设计

针对飞机变频交流数字式调压系统非线性的特点,将模糊控制与PID控制相结合设计了调压器的控制算法并构造了多闭环反馈控制策略。介绍了模糊PID控制器的设计方法及建模过程,在Simulink中搭建了模糊PID控制的仿真模型,对该控制器在不同工况下的调压性能进行了仿真并与传统PID控制仿真结果对比分析,结果表明模糊PID控制下的调压器动稳态性能均优于传统PID控制。最后,基于双DSP硬件平台进行试验验证,并与某型飞机典型用电负载交联,试验结果证明了所设计控制器的正确性及有效性。     

基于积分滑模的带机械臂无人机控制方法研究

针对在复杂环境下带机械臂无人机进行空中轨迹飞行及抓取作业过程中，存在响应缓慢、不稳定性等问题，首次将积分滑模(ISMO)方法应用于带机械臂无人机控制。首先根据空间中的位姿关系及欧拉-拉格朗日方程，对无人机与三自由度机械臂建立整体的运动学和动力学模型，保证了系统的准确性。其次在利用数学模型描述各变量之间的相互关系后，搭建仿真复杂环境用于模拟整个采样过程。最后设计ISMO控制率用于整体控制，利用李雅普诺夫方程进行了证明。考虑全局在动静态下环境对无人机位置、姿态、机械臂的扰动以及抓取后增加负载的影响，经过仿真校验，其响应速度、鲁棒性等优于传统的PID控制器，保证了系统高效稳定地运行。     

基于加速度变噪声EKF的无人机姿态融合算法

针对传统无人机姿态解算方法过程复杂、计算量大、动态性能差的缺点,建立无人机姿态模型;采用陀螺仪对加速度计直接进行滤波的方法,设计出新的基于扩展kalman滤波的加速度滤波器;并且考虑到无人机非重力加速度的影响,对常规kalman滤波器进行了变噪声的改进。利用STM32微控制器和MEMS惯性单元搭建硬件平台进行对比实验。结果表明:在168 MHz时钟频率下,一次传感器数据读取和姿态解算总共耗时3.27 ms,数据更新率可达100 Hz。新算法飞行动态误差小于1°,而传统四元数法动态误差为2°左右;变噪声处理后静态瞬时偏差由4°降到1°。说明新算法的抗震效果和解算精度更好,可以为无人机自主飞行提供更准确的姿态信息。     

Model free adaptive control design for a tilt trirotor unmanned aerial vehicle with quaternion feedback: Theory and implementation

This article focuses on the attitude and altitude tracking control of the tilt trirotor unmanned aerial vehicle (UAV) which is subject to modeling uncertainties and unknown external disturbances. A novel model free adaptive controller is designed to achieve asymptotic tracking control of the UAV attitude and altitude channels. The control scheme is based on the data driven strategy, and relies on the input/output data to estimate the system dynamics online. Furthermore, the discrete sliding mode algorithm is combined to enhance the system robustness, and the quaternion feedback is employed to avoid the singularity associated with the attitude control design. The stability of closed-loop system and the convergence of the tracking errors are proved. And real time flight experiments are preformed on a tilt trirotor UAV control testbed. The experimental results verify the effectiveness of the proposed control scheme and achieve a strong robustness with respect to the modeling uncertainties and unknown external disturbances.     

Adaptive backstepping flight control for a mini‐UAV

The paper presents the design of a mini‐unmanned aerial vehicle (UAV) attitude controller using the backstepping method. Starting from the nonlinear dynamic equations of the mini‐UAV, by using the backstepping method, the authors of this paper obtained the expressions of the elevator, rudder, and aileron deflections, which stabilize the UAV at each moment to the desired values of the attitude angles. The attitude controller controls the attitude angles, the angular rates, the angular accelerations, and other variables describing the UAV longitudinal and lateral motions. The designed controller has been implemented in Matlab/Simulink environment, and its effectiveness has been tested with a campaign of numerical simulations using data from the UAV flight tests. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

共轴折叠双旋翼无人机姿态测量实验与分析

针对小型共轴折叠双旋翼飞行器结构特点、飞行原理进行分析,研究无人机运动学和动力学特性并建立数学模型,建立了无人机飞行器半实物飞行的动力性能和姿态角测试平台。该平台对飞行器机械振动、姿态角和噪声等性能分析。通过测试实验分析无人机不同旋翼转速产生的机械振动和噪声等特性,以及对陀螺仪和加速度计等MEMS传感器姿态解算结果的影响。测试实验表明：随着转速的增加振动幅度有所增加,该振动特性对噪声模型的建立和评估对无人机鲁棒性和抗干扰性提供新思路及有益借鉴。     

无人机航测技术及其在电网工程建设中的应用探讨

随着电子技术的飞速发展,小型无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质上有了明显的突破,成为了近几年兴起的新的航空遥感手段,并在遥感界被普遍认为具有良好的发展前景。本文介绍了无人机航测系统构成,分析了无人机航测的特点及应用范围,提出无人机航空摄影测量影像获取作业流程和作业方法,总结无人机航测技术在电网工程应用存在的不足之处,对无人机航测技术发展进行了展望。     

基于粒子滤波的无人机航迹预测方法研究

介绍了一种基于粒子滤波的无人机航迹预测的新方法。在对无人机航迹进行分析的基础上,选择了对航迹影响敏感的俯仰角、横滚角、偏航角等姿态角作为研究参数。通过对大量飞行姿态角数据的分析,建立了系统的状态空间方程。最后,运用粒子滤波算法,通过对姿态角的预测间接实现无人机航迹的预测。通过与飞行真实值的比较,验证了基于粒子滤波的航迹预测方法的有效性。     

无人飞机输电线路巡线技术探讨

简介现代无人飞机的性能指标,指出无人飞机输电线路巡线的关键技术为：飞行控制技术、机体稳定飞行技术、线路杆塔自动跟踪识别技术和摄像快速对焦成象技术。无人飞机可以穿越高山、河流对输电线路进行快速巡线,对架空的铁塔、支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等进行探测摄像和故障识别。无人飞机输电线路巡线是一种快速、高效、前途广阔的巡线方式。     

基于 ESKF-MPC 的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

四旋翼无人机的轨迹跟踪控制容易受到风扰和测量噪声的影响,针对上述问题, 提出了一种基于扩展状态卡尔曼滤波 (extended state based Kalman filter, ESKF)的模型预测控制(model predictive control, MPC)方法。 首先, 采用牛顿-欧拉方法建 立风扰影响下的四旋翼无人机动力学模型; 然后, 位置控制采用基于误差模型的 MPC 方法, 利用 ESKF 估计风扰并对控制量 进行前馈补偿; 采用反馈线性化方法将姿态动力学模型线性化, 并设计基于 ESKF-MPC 的姿态控制器;最后, 仿真结果表明测 量噪声方差为 0. 000 1 时该方法的位置跟踪均方误差比自抗扰控制方法的误差小 0. 013 m, 当方差大于 0. 000 1 时自抗扰控制 方法使得系统不稳定,而本文的方法仍可以实现较好的位置跟踪。