基于STM32的X型六旋翼飞行器的设计

针对四旋翼飞行器飞行姿态易受外界环境因素干扰、负载能力有限、故障冗余度低等问题,以提高飞行姿态稳定性、增加飞行器负载能力、提升飞行过程中对故障的冗余度为目的,在保证旋翼飞行器优点的同时,设计了一种基于STM32系列微控制器的X型六旋翼无人机。采用陀螺仪、加速度计和磁力计等传感器来实时获取飞行器当前姿态信息,使用模块化思想对整个飞行控制系统进行整体设计,并采用基于四元数的互补滤波算法和串级PID控制算法来实现飞行器当前姿态解算与控制输出。     

基于四元数改进型互补滤波的MEMS姿态解算

针对四旋翼飞行器的姿态解算问题,设计了由STM32、陀螺仪、加速度计等组成的姿态测量单元,采用四元数法对姿态角进行描述,详细分析了姿态解算的过程,建立了系统及传感器模型,并在互补滤波算法的基础上,构造了一种改进型互补滤波器来完成姿态解算。实验测试表明,与传统的卡尔曼滤波算法和互补滤波算法比较,改进型互补滤波算法的数据平滑能力更强,收敛速度更快,有效地实现了飞行器姿态数据的融合,提高飞行器的姿态估计精度,满足了小型四旋翼飞行器姿态控制的要求,增强了系统的鲁棒性与稳定性。同时通过实际飞行实验,验证了算法的可行性。     

四旋翼飞行器双环姿态稳定算法研究

针对四旋翼飞行器飞行姿态解算与控制,对飞行器的姿态进行了融合解算,并对解算所得到的姿态联合双闭环控制系统对飞行器进行了精准的控制,根据四旋翼飞行器的物理建模特性对飞行器姿态进行了详细分析,通过MEMS器件与嵌入式微控制器构建了飞行器原始数据获取与运算的硬件平台。区别于现有的模糊PID控制、经典PID控制等控制算法,本文设计了双闭环的四旋翼飞行器控制系统,这极大精简了其运算量,并在此基础上本文又增加了对原始数据的融合滤波处理,进而使得四旋翼飞行器的飞行姿态控制精度更高,抗扰动能力更强。     

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...     

二自由度飞行姿态模拟器自整定控制器设计EI北大核心CSCD

以一套可变负载的二自由度飞行姿态模拟器为实验平台,研究变负载下的飞行器的自适应控制问题。根据继电反馈理论,采用基于继电反馈的PID控制的方法,设计飞行姿态模拟器的自适应控制器,并给出控制器参数和实验效果。通过理论分析和实验验证,证明自适应控制算法在飞行器控制方面的有效性和针对变负载下的自适应性,同时说明了飞行姿态模拟器是研究自适应控制和飞行器控制的非常理想的实验平台。     

二自由度飞行姿态模拟器自整定控制器设计

以一套可变负载的二自由度飞行姿态模拟器为实验平台,研究变负载下的飞行器的自适应控制问题。根据继电反馈理论,采用基于继电反馈的PID控制的方法,设计飞行姿态模拟器的自适应控制器,并给出控制器参数和实验效果。通过理论分析和实验验证,证明自适应控制算法在飞行器控制方面的有效性和针对变负载下的自适应性,同时说明了飞行姿态模拟器是研究自适应控制和飞行器控制的非常理想的实验平台。     

基于MEMS的微小型自主直升机姿态测量系统

本文介绍了一个基于MEMS器件的微小型直升机姿态测量系统的设计与实现.该系统以实现微小型直升机的自主飞行为目标,采用了多种MEMS器件,整个系统体积小,重量轻,便于微小型直升机搭载.文章还重点讨论了利用多种传感器进行误差校正与数据融合,从而获得满足控制系统需要的姿态参数的方法.     

基于四元数卡尔曼滤波的四旋翼姿态测量系统设计与实现

在嵌入式微小型四旋翼姿态测量系统中,姿态算法、系统冗余、硬件方案等直接影响了测量系统的性能和实用性。针对上述问题构建了一种兼具实用性、鲁棒性以及准确性的姿态测量系统。系统使用四元数卡尔曼滤波对微机电陀螺仪、微机电加速度计以及微机电磁力计进行数据融合处理,在硬件设计中采用双加速度计,并同时采用不同采样频率对其采样以增强系统的冗余性。仿真结果表明该数据融合方法的稳定性以及准确性,同时仿真数据表明系统的测量误差在0.5°以内,能够满足微小型四轴飞行器控制系统所需的姿态测量要求。     

一种新型四旋翼飞行器控制器的设计

针对现有四旋翼无人飞行器控制系统存在鲁棒性差、姿态角度解算精度不高、控制精度低等问题。本文从工程实际出发,设计并实现了一种基于STM32的微型飞行控制器。该控制器采用模块化方法设计,包括主控、惯性测量、执行驱动等模块。设计出一种飞行姿态解算方法,提高了姿态角解算的精度和实时性实现了对四旋翼飞行器起降和飞行的可靠控制     

基于四旋翼飞行器的低空空域智能搜救系统设计

传统四旋翼控制系统采用人工遥控控制,在搜救过程中牵扯人员精力太大并且实施飞行条件较高。现旨在缩短救援时间、提高操作便捷性,对四旋翼飞行器的各项性能做出了改进。整个系统采用人工控制模式与自动搜救模式相结合的方式对飞行器进行控制,同时也扩大了四旋翼飞行器在搜救过程中的使用范围。人工控制部分基于STC12C5A60S2单片机进行设计,结合指纹识别传感器、角度传感器、nRF24L01无线传输模块、QQ飞控、摄像头、12864液晶屏等元器件可完成身份认证、手势采集、无线传输、飞行姿态调整、高度调整及回传地理位置检测、环境视频监控信息等功能。自动控制部分基于STC12C5A60S2单片机,结合GPS模块、指纹识别传感器、nRF24L01模块、超声波模块、红外感应模块、QQ飞控、摄像头等。系统最终实现了低空空域自动避障,自动搜人等功能。     

基于扩展卡尔曼滤波的风速估计算法研究

风场信息是机载大气数据系统故障情况下重构大气数据的基础,飞机对所处的风场的感知对飞行器的安全飞行具有重要意义。目前机载风速测量通常是基于惯性导航系统或GPS提供的地速与大气数据系统提供的真空速计算法,由于真空速的测量滞后以及测量误差,直接计算的风速不能满足飞机使用要求。利用高空风场以水平风为主的大气特点,建立风场估计模型,以水平风速的东向及北向分量作为状态向量,以机载大气数据系统压力传感器提供的动压为量测量,通过构建扩展卡尔曼滤波器的方法实现外部风场的精确估算。在此基础上对虚拟大气数据系统提供的风场信息进行分析,验证此估计算法的可行性和有效性。仿真结果表明,该方法可获得较高的风速估算精度,并具有良好的稳定性,为飞机高空飞行提供精确的外部风场信息备份。     

四旋翼飞行器姿态控制建模与仿真

四旋翼飞行器是典型的欠驱动、非线性、强耦合系统。其姿态控制精度和抗干扰问题一直是研究热点之一。为了实现小型低成本四旋翼飞行器姿态准确控制,详细分析了四旋翼飞行器受力情况,利用牛顿-欧拉方程建立了四旋翼飞行器非线性动力学模型,针对四旋翼飞行器在实际飞行过程中经常会遇到阵风、气流等不确定外界干扰,设计了基于小扰动的PID控制器,并通过对俯仰通道、横滚通道、偏航通道MATLAB/Simulink仿真模型进行仿真测试和结果分析。结果表明:所设计控制算法能够满足四旋翼飞行器姿态控制要求,并具有较好的抗干扰性能。     

基于 PCA 的空战机动高阶重构与评估

针对空战机动的高阶重构与评估问题进行研究,以飞机的飞行状态数据为研究对象,通过引入急动度的概念,构建机动决策重构指标模型。为了减少主观的评价方法对评估结果的影响,通过引入物理学中的急动度理论,利用主成分分析法(PCA)确定各指标权重,并获得综合评价值。然后构建机动决策点综合重构函数,提取机动决策点。结合态势函数及机动决策点对空战训练中记录的客观数据进行比对分析,仿真结果表明该方法提取的机动决策点符合空战实际,机动决策点的分类符合实际空战场景。     

基于多故障场景的大规模安全稳定控制系统可信测试方法

目前区域电网安全稳定控制系统主要依赖出厂前的静态测试或实时数字仿真系统等仿真测试,现场联合调试和安全稳定控制策略动态验证不够完善,设备安装、调试检验、参数设置过程中可能存在的隐患难以完全排除,因此亟须建立有效的现场测试方法,确保安全稳定控制系统的可信可用。文中提出基于电力调度数据网、电力无线虚拟专网、全球定位系统构建大规模远程测试体系。以BPA和PSASP软件等中国电力调度部门常用仿真软件的仿真结果为输入信号源,各站测试终端经通信网络相连共同组成分布式远程测试平台进行安全稳定控制系统动态整组仿真测试。同时,对测试平台的组网架构、通信方式、控制方法和测试终端设计进行了详细介绍,并以中国新疆和田地区安全稳定控制系统为实例开展现场试点应用,实现了大规模安全稳定控制系统的可信测试。     

基于DSP+FPGA的飞机轮速测量系统设计

飞机机轮速度信号在飞机刹车过程中至关重要,轮速采集的精确性、实时性、可靠性是飞机精准刹车控制的关键因素。系统硬件以DSP+FPGA芯片为核心,通过配置采集参数可实现计周法和计数法两种不同原理的频率采集。FPGA实时采集、更新飞机轮速信号,DSP进行算法处理,并实时监控FPGA的运行状态,一旦发生故障即复位FPGA。在满足系统实时、可靠的同时,提高了整个测量系统的安全性。通过软件优化和反复验证,调试结果表明该系统运行可靠,可以精准的测量飞机轮速。     

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。     

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。     

基于DTMF的小区与家庭安全系统设计

针对小区内安全监控系统可靠性能低的问题,介绍了一种基于双音多频(DTMF)技术的智能小区安全系统与家庭安全子系统.整个系统主要由家庭安全子系统、通信部分、上位机监控等部分组成,主要实现了对家庭安全的监护和小区内安全监控网络系统内的通信.家庭安全子系统以STC89C52单片机为中央处理单元,接收传感器信号和产生报警信号,...