基于dSPACE的无人机飞行控制系统快速原型设计

介绍了dSPACE实时系统及基于dSPACE的无人机飞行控制系统快速原型设计方法.利用dSPACE设计了飞行控制系统的快速原型,并以飞行控制系统中的一个控制器为例进行实验研究.实验结果证明了本文系统和方法的有效性.     

高亚音速无人机姿态确定与控制系统设计

姿态确定与控制问题是无人机飞行控制设计中的关键问题.设计了高亚音速无人机的飞行控制系统,其硬件组成部分包括飞控计算机、组合导航计算机、电动伺服舵机、传感器、飞行参数记录仪以及地面检测装置;设计了基于速率陀螺、加速度计、磁航向计、GPS等多传感器系统的无人机姿态测量系统,并给出了基于信息融合卡尔曼滤波的姿态确定算法;设计了基于3个单变量控制回路的无人机姿态控制方案.仿真结果表明了高亚音速无人机的姿态确定方法和姿态控制方法的有效性.     

某型无人机飞控系统设计与实现

某型无人机数字式飞控系统是以高性能PC104计算机为核心的,其控制方式有时间程序控制、遥控指令控制和按预先装订的航路实现三维自主飞行控制3种方式,以3维自主飞行方式为主;为了确保无人机在不受遥控的状态下安全坠毁,设计了无人机飞行安全控制系统;通过计算GPS数据来判断无人机是否超出安全区域,进而控制舵机离合器电源以实现安全控制功能;设计了用于验证该系统的仿真系统,通过仿真结果,验证系统的可行、正确.     

无人机半实物仿真系统研究

针对某型无人机飞行控制系统,设计该飞行控制半实物仿真系统,阐述了该系统的构成、工作原理,并介绍了仿真软件,最后给出在该系统上半实物仿真的结果。结果表明,该系统能为自动驾驶仪创造一个很好的仿真环境,通过它可以较为全面地对飞行控制系统进行调试,极大地节约了试验成本和调试时间,对无人机飞行品质评估和加快无人机研制进度有很重要的意义。     

基于ARM的无人机飞行控制系统的实现

以AT91M55800A微控器为核心设计并实现了基于ARM的新型无人机飞行控制器,详细给出了无人机飞行控制系统的设计原理和控制策略,介绍了基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的飞行控制软件的功能模块和任务划分方法,着重说明了各个任务之间的任务调度策略;对设计中的关键技术进行了研究,系统具有设计精炼,可靠性高,开放性等特点.     

基于MPC的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统

目前研究的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统跟踪过程不稳定,导致跟踪结果不准确;为此基于MPC设计了一种新的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统.通过空中飞行控制器、地面控制器和人工干预器实现了无人机航线的跟踪控制;空中飞行控制器包括GPS导航定位模块、姿态评估模块(MTI)、飞行控制系统计算机,显示模块等;地面控制器探测周围飞行环境,规避障碍物、规划安全航线,传输至空中自主飞行控制系统,包括无线通讯的数据连接电路和地面终端控制模块;人工干预模块能对飞行过程中发生的意外情况进行人工干预以避免突发情况造成危险;以VS2010为开发环境,利用C++软件设计软件流程;利用MPC多变量控制策略,以最优动态轨迹为控制目标,获取无人机的实时飞行状况,设定航线规划流程,实行航线动态规划;实验结果表明,所设计的无人机航迹跟踪控制系统稳定性较好,跟踪控制结果与预期的跟踪控制曲线重合度更高,平均误差控制在1 cm以内.     

无人机飞行控制系统软件测试策略的研究

无人机飞行控制系统是无人机机载设备中最重要的部分之一；对无人机飞行控制系统软件进行严格测试是保证其质量的重要手段；首先介绍软件测试的通用的基本理论和基本方法；然后以某型无人机飞行控制系统软件测试为案例，研究了无人机飞行控制系统软件的特点；提出了一种基于经验反馈的软件测试模型，并分析了该模型的特点；最后提出了一套适用于无人机飞行控制系统软件测试的策略。     

基于长机—僚机模式的无人机编队方法及飞行实验研究

针对目前无人机编队方法无法在实际飞行实验中应用的问题,设计了基于长机—僚机跟踪模式的双机 协同编队算法,以双机的空间距离为控制对象,将所有的控制指令转化为速度、航向和高度指令．为实现实际编队 飞行,基于实验室自行研发的小型无人机,建立双串口地面控制系统硬件平台,重点解决了双串口的实现及双机数 据同步问题．地面跑车实验和实际飞行实验表明：该地面控制系统可以很好地实现双机的数据通信,控制指令实时 上传准确,协同算法正确有效．     

实现目标自动跟踪的飞行控制系统

介绍一种能对目标实行自动跟踪的无人机的飞行控制系统，主要从控制方式及控制规律，硬件组成原理及软件结构等方面作了介绍。     

无人机飞行控制系统软件白盒测试用例设计研究

软件测试在软件生存期中占有非常突出的重要地位，也是保证软件质量的重要手段，首先介绍软件测试中白盒测试的方法；然后以某型无人机飞行控制系统软件测试为例，具体研究了无人机飞行控制系统软件白盒测试的测试用例的设计方法，总结了白盒测试的测试用例的设计步骤，比较了几种覆盖准则，指出了修正条件／判定覆盖的优点，提出并讨论了无人机飞行控制系统软件白盒测试的覆盖准则。     

无人机认知防碰撞系统安全边界研究

无人机认知防碰撞控制是借鉴人类认知智能,建立复杂动态环境无人机防碰撞控制的新思路,其认知决策的安全边界是系统设计的重要问题.本文整体考虑环境威胁与无人机的相互作用关系,建立了“认知无人机-环境系统”模型.进而定义了系统的防碰撞稳定性,并导出了认知无人机-环境系统的防碰撞稳定条件.在此基础上,通过分析防碰撞稳定的安全特征量,解算出面向动态正向碰撞的无人机认知防碰撞系统的安全边界.仿真实验分析了“云雀”无人机的安全边界特性和防碰撞控制要求,并与其他方法进行了对比.     

XX系列无人机自主安控系统可靠性设计

本文介绍了一种运用当前成熟的GPS全球定位技术及单片机技术对某型无人机控制系统完善,用以保证无人机始终飞行于预定的安全区域的自动控制系统。在系统设计中,利用硬件和软件功能相互结合,做了全面的可靠性设计,大大提高了使用安全性。     

PIXHAWK开源飞控的多旋翼无人机避障技术研究

针对当前无人机的安全问题,提出一种基于PIXHAWK开源飞控的无人避障控制方法.在PIXHAWK开源飞控中添加了超声波传感器、激光测距仪、电磁传感器,并对不同传感器的信息进行融合,依据无人机与障碍物的距离及遥控器的通道值,解算出无人机远离障碍物的姿态信息,实现多旋翼无人机的避障飞行.实验结果证明,该系统具有价格便宜、控制精度高、安全性能可靠的特点,在无人机安全飞行领域具有一定的应用价值.     

基于AVR的电源管理系统的设计

为了能实时监控无人机电源系统的状态和提高无人机的安全可靠性,利用Atmega16l丰富的资源和接口,设计了一套无人机电源管理系统;该系统通过单片机采集供电电源和备用电源的电压,根据这些数据以及地面站的控制命令,对两组电源进行充放电管理;该系统采用了无线射频模块XT09-SI,利用其长距离特性及高级网络安全等特点,将单片机采集到的电源信息发送给地面站,并接收地面监控平台发送过来的充放电等控制命令。实验结果表明该系统能自主完成机载电源的充放电管理,快速准确的传输飞机的电源、控制等信息,能够保障自主飞行时无人直升机的安全。     

无人机自主航路规划平台设计

基于人机交互的需求,设计了一款无人机自主航路规划平台。该平台主要应用于无人机飞行前的航路规划工作,能够在已知任务环境信息的基础上,根据任务需求,规划出一条有效航路,同时具备控制无人机飞行、飞行状态监控等功能。首先,在国内外无人机系统适航标准规范的基础上,针对突发或紧急任务下无人机地面操作员工作负荷增大等问题,对无人机航路规划系统设计的安全性要求和人机交互需求进行了归纳梳理;然后,基于航路规划系统功能需求,从航路规划、通信、控制、状态监控等方面,构建了航路规划平台,并采用MATLAB APP Designer完成了软件平台的开发;最终试验测试表明该平台符合设计需求。     

高精度、全局优化的无人机Bingo 航迹导航系统

Bingo 航迹导航系统是保证飞机返航安全的重要组件,大型无人机对于Bingo 航迹导航系统在高续航能力、高精度计算等方面提出了更高的需求。根据大型无人机特点,设计了一种高精度、全局优化的Bingo 航迹导航系统。嵌入地面控制站内,解决了Bingo 航迹导航系统受机上计算机计算能力制约的问题;采用完整的无人机气动力和发动机模型,使计算具有更高精度;采用庞特里亚金方法进行整个剖面寻优以获得全局优化结果。在系统测试中,通过比较实际试飞与Bingo 航迹导航系统计算结果,验证该系统的有效性,测试结果表明,采用该系统进行Bingo 航迹导航计算,对飞机返航所需油量计算精度高,并对无人机操作员及时提示,且系统的稳定性较好。     

无人机滑降着陆控制系统设计

针对滑跑型无人机回收阶段对下滑角跟踪以及触地时姿态角的高要求,设计了一种无人机滑降着陆控制方式。首先,给出了滑降控制系统结构图,在此基础上分别进行了滑降横侧向控制器和滑降纵向控制器的设计,具体进行了直线航迹和圆航迹的控制方法以及下滑段的高度控制量算法的分析。然后,进行了滑降着陆控制模式设计,将滑降过程分解为降高、平飞、下滑以及拉平四个阶段分别进行设计,并在拉平阶段给出了俯偏航距仰角控制量与离地高度的关键技术公式。仿真结果表明,该无人机滑降着陆控制系统平飞段偏航距小于5m,接地时偏航距约为0m;平飞段高度跟踪误差为0m,下滑段高度跟踪误差2m;落地姿态角为0.4度。具有高度控制误差小、偏航距离短、落地姿态角安全性高的优点,能满足滑跑无人机对滑降阶段的控制要求。     

无人机系统自平衡容错控制与故障诊断

随着无人机的广泛普及和自主控制技术的深入研究,现代战争已经离不开无人机的身影。而无人机在其拥有特殊优势的同时也需要更多的维护来确保无人机执行任务过程中的安全。本文引入生物学思想中的自平衡理论,进行无人机容错控制与故障诊断系统设计,通过设计“平衡点”确定无人机的安全状态,并建立基于原始内驱力和次要内驱力的自平衡理论模型,将容错控制与故障诊断不仅应用于故障预测和健康管理,更创新提出将容错控制与故障诊断作为判断无人机是否可作为攻击时自杀武器的判据。仿真试验表明,无人机在穿越敌占区时,可根据自身的故障情况判断是否可以返航或作为自杀式武器,证明了算法的有效性。     

四旋翼无人机控制系统仿真设计

四旋翼无人机是一种性能优越的垂直起降无人飞行器,能够实现悬停、低速飞行、垂直起降等功能,在军事和民用方面具有重要价值。针对四旋翼无人机的控制系统设计问题,首先分析介绍了四旋翼无人机飞行原理,对其建立动力学模型和运动学模型,然后进行了基于PID控制的控制系统设计,控制系统采用四通道、多闭环的控制结构,包括无人机的姿态控制与轨迹控制。在MATLAB中进行无人机控制系统仿真实现。仿真结果表明,本文所设计的控制系统,能够有效地实现四旋翼无人机的姿态控制、轨迹控制,具有良好的控制精度与响应速度。     

无人机地面控制台人机布局优化设计

无人机地面控制台布局直接关系到无人机的发射和飞行安全。在对无人机 地面控制台进行人机工程分析的基础上,结合控制台布局的设计原则和“人”的因素,提出了 无人机控制台布局的改进方法。以某型号无人机控制台布局设计优化为实例,应用Jack 软 件对布局进行了视域、可达域的分析,验证了改进后方案的合理性。