小型无人机飞行姿态测量系统的设计

飞行姿态是无人机飞行时最重要的参数之一,针对现有多数姿态测量系统体积大、功耗高、续航时间短,并不适合应用于小型或微型无人机上等问题,提出了一种基于DSP的小型化无人机飞行姿态测量的设计方案;完成了微固态陀螺实时数据采集,并通过四阶Runge-Kutta方法对其姿态角进行了求解;给出了姿态测量系统各模块的设计思想及基于μC/OS-Ⅱ的软件设计流程;与NAV440CA-200型IMU对比结果显示,在35秒的测试时间内滚转角相对误差为0.5°,俯仰角相对误差为0.4°;试验结果表明,该姿态测量系统具有较高的测量精度、体积小、功耗低等特点,满足设计需要。     

一种并联式油电混合动力多轴飞行机器人设计及实验

多轴飞行机器人与固定翼飞机相比具有可悬停、可垂直起降的优势;涵道推进器在同等直径下具有更大的吸收功率和推力。本文结合两者优势,设计并试验了一种并联式油电混合动力的多轴飞行机器人,并针对该飞行机器人悬停定位精度和续航时间展开研究。通过实验证明,该飞行机器人能够在空中保持稳定悬停,与单一电驱动的飞行机器人相比,续航时间更长,有效载荷重量更大。     

改进PID的无人机飞行姿态角控制消颤算法

无人机在整个纵平面飞行过程中,由于飞行姿态角的大幅度变化以及气流的作用,导致机身颤抖,影响飞行稳定性.提出一种基于PID变结构控制的无人机飞行姿态角控制消颤算法,首先进行了无人机飞行姿态角控制系统的被控对象参量分析,构建无人机在姿态角变化剧烈、大迎角飞行时的三通道模型,采用变结构控制方法进行控制器设计.结合小扰动原理和Lyapunov稳定性原理进行扰动抑制和稳定性证明,采用梯度算法调整权值进行飞行姿态角控制的消颤处理,采用自适应算法在线调整权值实现PID变结构控制改进.仿真结果表明:采用该算法进行无人机飞行姿态角控制和消颤处理,大幅度提高无人机飞行定姿的精度,横滚角、俯仰角和航向角的控制精度有较大提高,稳定性和收敛性较好,确保了无人机飞行稳定性.     

基于AFSMC算法的飞机飞行姿态自适应滑模控制系统

传统飞机飞行姿态滑膜控制系统,存在飞机飞行姿态自适应系数稳定性差的问题,在控制过程中会受到多重因素影响,导致飞行姿态可控误差系数增大,需要辅助控制系统修正才能完成飞行姿态的控制操作;针对上述问题,提出基于AFSMC算法的飞机飞行姿态自适应滑模控制系统;系统硬件基于PID自适应滑模控制器,对飞机飞行姿态控制器进行结构设计;软件部分通过引入自适应滑模控制策略,对PID控制器姿态控制变量进行适配;引入AFSMC算法计算姿态控制器当前时间点下的运动控制方程,得到飞行姿态自适应滑模控制的最优量,完成基于AFSMC算法的飞机飞行姿态自适应滑模控制系统设计;实验结果表明,所设计系统能够在不同飞行工况下,对飞机飞行姿态作出准确控制,系统的整体控制精度范围为90%~97.4%,飞机飞行控制稳定性较好,有效提升了系统对飞机飞行姿态的控制准确度。     

解决笔记本电池供电问题四则

一、重置TllinkPad电池容量我用的是TllinkPad笔记本,标配电池续航时间可达3小时以上,可最近使用电池供电时,续航时间降低到了2.5小时以内,而且电池充电后,电池电量显     

大侧滑模型参考自适应飞行控制方法研究

针对飞机单侧副翼舵机卡死故障的飞行问题,研究了基于模型参考自适应控制的大侧滑角飞行控制方法。首先给出进行大侧滑角直飞的级联式飞行控制方案,并对控制信号间的关系进行分析;其次对与侧滑角指令有关的姿态内环进行模型参考自适应控制结构和算法设计,同时给出参考模型选取方法;最后分别在无故障和单侧副翼舵机卡死飞机下进行非线性仿真验证。仿真结果表明,该控制方法能够在气动数据摄动和控制器参数初值随意选取下,仅利用故障前配平点使得飞机在发生单侧副翼舵机卡死后能够跟随参考模型响应,并进一步无静差地跟踪大侧滑角指令,具有较好的鲁棒性和实用性。     

基于无线充电技术的物流无人机及充电桩设计方案

随着电商行业的迅速崛起,快递行业也紧着被产业链带动进入了空前的发展态势。而传统快递行业对物力人力资源的消耗很大,也因此衍生出了无人机送货这一新领域。但目前物流无人机的发展还不够成熟,还存在着诸多难以解决的问题,电池续航时间短便是物流无人机的一个较大缺陷。本文针对物流无人机的电池续航时间短这个问题,提出一种物流无人机在送货途中的无线充电方案,让物流无人机在送货途中如遇到电池电量过低时可以自主导航飞往后台定位出离该无人机最近的充电桩进行无线充电,充完电后继续送货,大大提高了物流无人机的配送距离。     

基于气动参数调节的无人机抗扰动控制算法

无人机飞行受到气动阻尼扰动,从而导致控制稳定性不好。当前采用翼型截面气动参数调节的方法进行无人机抗扰控制,以扭角以及振动方向等参数为约束指标,参数调节的模糊度较大,对气动姿态参数调节的稳定性不好。文中提出基于气动参数调节的无人机抗扰动控制算法。该算法根据无人机的飞行工况构建各阶模态对应的气弹耦合方程,在速度坐标系、体坐标系、弹道坐标系三维坐标系下构建无人机的飞行动力学和运动学模型;采用卡尔曼滤波方法实现对无人机飞行参数的融合调节和小扰动抑制处理,并采用末端位置参考模型进行无人机飞行轨迹的空间规划设计;在卡尔曼滤波预估模型中实现对动力学模型的线性化处理,采用气弹模态参数识别方法进行无人机的飞行扰动调节;将姿态控制作为内环,获得位置环状态反馈调节参数;以无人机的升力系数和扭力系数作为气动惯性参数进行飞行姿态的稳定性调节,从而实现无人机抗扰动控制律的优化设计。采集飞机的俯仰角、横滚角和航向角作为原始数据在Matlab中进行仿真分析,仿真结果表明,采用所提方法进行无人机抗扰动控制的稳定性较好,对气动参数进行在线估计的准确性较高,航向角误差降低12.4%,抗扰动能力提升8dB,收敛时间比传统方法缩短0.14 s,无人机飞行的抗扰动性和飞行稳定性得到提高。所提方法在无人机飞行控制中具有很好的应用价值。     

基于ATmega16的变滚转速率飞行器姿态控制器设计

由于受横风、初始扰动和发动机参数偏差等因素的影响,变滚转速率飞行器在飞行过程中的飞行姿态将会发生变化,从而导致其实际飞行轨迹偏离预定飞行轨迹.本文利用AVR微控制器ATmega16及相应的信号调理电路,进行姿态控制器的设计,采用鉴频鉴幅方法对飞行器姿态角偏差进行处理,能够有效地修正飞行器姿态角偏差,完成对飞行器在变滚转速率飞行状态下的自适应姿态控制.     

飞行目标落地姿态视觉测量方法研究

飞行目标落地姿态是评定飞行目标系统性能的重要技术指标.为了测量飞行目标落地姿态,采用放置在落弹点区域附近的凝视等待式双目视觉摄像机,高速摄影交汇测量飞行目标的落地姿态.根据目标在摄像机像面成像特点,将目标进行分类,并采用了不同的姿态测量方案.模拟实验与理论分析表明:该姿态测量方法正确、可靠,大目标和过渡目标姿态角测量误差小于1°,为飞行目标的姿态测量提供了一条新的便捷可靠的途径.     

基于MXA2500G/GSM的远程电塔倾斜测量仪设计

针对偏远地区的电力传输高塔巡检周期长和因无法及时地获知倾斜、倒塌等突发情况而造成巨大损失等问题,设计了一种基于MEMS加速度传感器+GSM+C8051F021构架的远程电塔倾斜测量仪。利用C8051F021和MEMS加速度传感器组成的倾角测量仪安装在电力传输高塔上,实时地获取倾斜角度。通过GSM子模块将时间、倾角、位置等信息发送至短信平台为电力监控部门提供巡检维修依据。实验表明:本系统可以实时地测量和发送倾斜角度信息,并具有体积小、功耗低等特点。     

基于多级多路径控制的无线传感器电源管理方法

无线传感器通常长期在野外工作,其电源能耗一直是受业界关注的技术问题.针对采用低压锂电池供电的无线传感器,提出采用多级多路径控制的电源管理方法,实现超低压降、电源超低功耗和大电流输出.采用本电源管理方法的无线传感器不仅能充分利用电池电能量,还能兼容多种供电电源(如锂电池、锂亚电池、干电池、铅酸电池等)的应用场景.     

Field‐induced photo‐reactive alignment technology for the vertical‐alignment liquid‐crystal mode

Abstract— An advanced vertical‐alignment liquid‐crystal (VA‐LC) technology based on field‐induced photo‐reactive alignment (FPA) as an advanced alignment mode for VA is proposed. FPA realizes uniform alignment and a faster rising response time, especially at high voltage. This technology can generate a pre‐tilt angle only by using photo‐reactive alignment material so that the tact time is shorter and the long‐term reliability is higher than that of conventional photo‐reactive processes, which require additional photo‐reactive monomers. The advanced hybrid FPA was developed by adopting both the tilted alignment with a pre‐tilt angle and conventional vertical alignment. By using an advanced hybrid structure, the response time and contrast ratio can be further improved.     

基于WSN节点能量补充的太阳能充电系统

由于传统的电池供电方式满足不了WSN节点能量消耗的要求,设计了一种基于WSN节点能量补充的光伏发电系统。根据四区域光电传感器采集的光照强度信息,STM32最小系统驱动控制水平方向和垂直方向的舵机,使得太阳能电池板适时获得最大光照强度。实验结果表明,采用锂电池和电容混合储能方案时,在测试条件下,可为锂电池提供的0.1A左右的充电电流,且持续充电半小时后,锂电池电压可提高8.47%,能够延长无线传感器节点寿命。     

新型低功耗红外数据采集器的设计与实现

提出了一种适用于煤矿井下的新型低功耗红外数据采集器的设计方案,详细阐述了该数据采集器的工作原理、硬件电路设计、软件设计及低功耗工作方式等。该采集器选用低功耗的微控制器、液晶显示器及电源管理芯片,成功地降低了整体功耗,延长了电池的使用寿命。实验结果表明,在待机状态下,整机工作电流不大于44μA。     

一种可倾斜六旋翼无人机容错控制方法

常规六旋翼无人机在单个旋翼完全失效后, 存在姿态与高度不完全可控的情况, 此时采取降级控制策略会 使无人机失去静态悬停能力. 针对此问题, 本文提出了一种可倾斜旋翼的容错控制方法, 在经典旋翼结构布局的基 础之上, 将其中一个旋翼设计成可倾斜结构, 通过倾斜角度的改变与控制分配重构, 无人机在任意单个旋翼完全失 效后均能保持力与力矩的平衡. 利用线性规划方法得到无人机的可达力矩集, 同时对电机饱和度进行分析, 确定了 不同旋翼失效后的最优倾斜角. 搭建飞行测试平台进行对比验证, 实验结果表明, 本文提出的方法具有良好的容错 效果与鲁棒性, 能够保证六旋翼无人机在故障后的稳定飞行与平稳降落.     

WSN节点电池供电性能测试研究

无线传感器网络的传感器节点主要依靠电池供电,为保证节点能较长时间地稳定工作,对电池的供电性能具有较高的要求。本文作者组建了一个基于ZigBee协议的节点功耗测试网络,提供了一种基于WSN的电池电压在线监测的方法,测量误差范围在1%左右,分别对镍氢电池和太阳能电池供电性能进行了测试。实验结果显示,在数据采集周期为2s~600s的情况下,用普通镍氢电池为WSN节点供电只能维持其正常工作10天左右;而使用2000mAh锂电池搭配0.7W太阳能电池板对传感器节点进行供电时,可以维持节点长时间工作,本文的工作可以为今后节点电源设计和节点生存时间估计提供参考。     

一种基于Android系统网络模块功耗的评估和分析

嵌入式移动便携设备由电池供电,而电池容量却受体积和重量的制约,因此嵌入式移动设备的功耗问题成为研究的一个关键问题。分别采用WIFI和GPRS两种接入网络策略,研究手机系统功耗的变化。实验结果表明,小流量模式(10kb/min)下两种策略电池使用时间减少约50%,大流量模式(2Mbit/min)下能量消耗更快,减少约85%;在传输相等的数据量下,WIFI模式比GPRS模式省电。在两台基于Android系统平台的真机上进行了实验,结果表明,研究降低手机移动网络模块的功耗具有十分重要的意义。     

飞控蓄电池盒故障检测系统的研究与设计

飞控蓄电池盒作为航空电源系统主电源不工作或是失效时的直流后备电源,担负着地面启动涡轮发动机与空中应急点火的任务,同时还为机上一些重要用电设备供电.基于飞控蓄电池盒的重要性及针对存在的故障模式,采用故障寻址编码的技术对蓄电池进行故障诊断.充分研究了航空镉镍蓄电池盒的结构以及性能指标,设计一套自动飞控蓄电池盒故障检测系统,用来检测蓄电池盒的各性能参数.试验结果表明:测试设备能够提高检测精度,提前预测故障,提高蓄电池的性能品质和可靠性,满足飞机飞行的安全要求.     

基于指数趋近律的车载复合储能系统全局滑模控制

针对电动汽车存在电池使用寿命和续航里程不足的问题,引入超级电容、电池和DC/DC变换器构成车载复合储能系统.基于五阶状态空间电路平均模型,提出一种基于指数趋近律的全局滑模(E-GSM)控制策略,并基于Lyapunov方法进行控制策略的稳定性分析.该策略包括一个全局滑模电流控制器(用于精确跟踪电池和超级电容电流参考值)和一个PI控制器(用于稳定母线电压);同时,提出一种改进的基于规则的能量管理策略,用于生成电池电流参考值.仿真结果表明, E-GSM控制策略能够精准跟踪负载功率变化,在中国典型城市工况及新欧洲行驶工况下,电池SOC终值分别提高10%和7%,且避免了电池大电流放电,验证了E-GSM控制策略的有效性.