基于STM32的无人船控制系统设计与实现

针对现有水面无人船(Unmanned Surface Vehicles, USV)自主导航问题,设计了一种基于STM32单片机的无人船运动控制系统。该系统以STM32F103芯片作为主控板核心芯片,采用了双MCU(Microcontroller Unit;微控制单元)架构,通过CAN总线形式实现数据采集板与运动控制板之间的通信;通过卡尔曼滤波算法实现全球定位系统(GPS)和捷联惯导系统(SINS)对无人船定位信息的数据处理,使无人船的定位更加准确;通过自抗扰控制算法实现无人船对航向角的闭环控制,以达到路径跟踪的目的;采用4G网络通信方式实现无人船的远程操控功能;同时设计了基于Java开发的上位机软件。实验结果表明,无人船在航向跟踪方面均方差可控制在2.18°左右,在路径跟踪方面垂直距离的均方差可控制在0.53m左右,证明了系统设计的准确性及可行性。     

面向地表水水质监测的无人船系统设计与实现

研制了一套用于水质监测的无人船系统,系统由无人船、地面站和通信子系统组成。无人船可搭载水质传感器进行数据采集,地面站系统与无人船通过通信子系统进行信息实时交换,实现巡航路线的控制及监测数据的接收、储存、显示和查询等功能。实验结果表明,该系统易于操控、拓展性好,具有较高的实用价值。     

基于单片机的多功能健康检测系统设计

本文以STM32F103单片机为控制芯片,利用MLX90614红外测温传感器和MKB0805脉搏血压传感器设计了一款能够实时检测人体血压、心率和体温的多功能健康检测系统.该系统由人体生理参数采集、数据分析处理、显示数据三部分组成,实现了对人体生理参数的实时采集显示和异常生理参数提醒的功能.     

地形自适应救援机器人设计

为实现机器人在复杂环境中快速灵活的运动要求,该文设计了一种轮履复合式快速移动机器人,并针对其3种不同运动模式进行分析.利用智能辅助控制策略,机器人运行中可根据地形不同而采取不同的运动模式,简化了操作难度.机器人采用基于ADXRS610的角度测量单元,STM32F103单片机实时处理角度变化情况来不断监测机器人姿态,在复杂地形中通过调整机器人结构使机器人保持最佳驱动状态.通过不断地调试,最终实现机器人地形自适应的要求,具有运动灵活、操作简单、越障能力强、功耗低的特点.     

STM32的小车自主定位与控制系统设计

设计了基于STM32F103VET6的自主定位小车,给出了具体的软硬件设计方法。安装有超声波测距模块的四轮驱动小车能自动避障。利用九轴运动感测追踪组件MPU-9150的测量输出,完成载体姿态的计算,光电码盘的输出完成速度和距离的计算,然后采用航位推算的方法完成小车在二维平面内的自主定位。小车采用速度反馈实现了按给定的速度平稳启动。整个系统具有功耗低、体积小、成本低等优点。     

基于ZigBee的矿井监测系统设计

本矿井监测系统的通信节点采用STM32F103单片机控制,传感器的无线组网采用CC2430收发模块.采用温湿度、CO、甲烷传感器模块采集矿井的环境信息,将采集到的数据汇集到ZigBee无线网络,进入GPRS网络,再传递到后台计算机进入网络中心.本系统的环境适应性强,终端节点放置灵活,功耗低等优点,达到了对矿井环境的实时监测.     

滤波融合算法的管道钢珠运动检测系统设计

本系统以STM32F103单片机为主控制器,采用LDC 1000金属传感器模块和MPU 6050陀螺仪作为钢珠识别及方向检测,构建完整的管道钢珠运动检测系统.STM32 F103单片机以ARM Cortex M3为核心编程器,通过LDC 1000金属传感器采集钢珠的数量信息,并经MPU 6050陀螺仪检测运行方向,采用卡尔曼滤波融合算法获取管道角度和角速度,最终由LCD ILI9325显示屏显示数量、角度及钢珠滚动的方向.     

基于STM32F103的多线芯电缆自适应对线器设计

在电力系统设备安装中,针对现有对线方法存在对线效率低下、容易出错等不足,提出了一种新型的基于单片机技术的自适应对线方法。系统硬件包括主机和从机两部分,由处理器模块、人机接口模块和自适应工作电路模块组成。软件部分由从机发送信号和主机检测反馈信号组成。实验结果表明,该系统具有检测迅速、操作方便、交互性好和准确率高等优点,能够满足电力设备现场安装使用要求。     

基于扰动观测器的水面无人船自适应模糊控制器设计

为了使水面无人船(USV)获得更好的跟踪性能,本文设计了基于扰动观测器和命令滤波器的自适应模糊控制器.对于该系统存在建模不确定性和外部环境的扰动,采用模糊逻辑系统(FLS)和一个新的扰动观测器对其进行逼近和补偿.在扰动观测器和控制器中加入了一个新的自适应参数,用来改善控制精度.基于此,本文设计了命令滤波反步控制方法,可以保证系统在所有状态下都是有界的,且跟踪误差在有限时间内小于规定的精度.仿真结果显示该方法有效,且可以满足给定的控制精度.     

一种微小型无人船控制系统设计及航向控制方法研究

无人船在保护海洋环境和开发海洋资源方面具有广泛的应用前景和市场价值;微型无人船研制成本低、机动灵活、携带方便且易于开展实验,相比常规水面无人平台有明显优势;微小型无人船不仅可以用于海洋环境监测,也可以作为海上通信中继平台,在军事应用领域也有其潜在应用价值;文章设计了一种基于ARM的微小型无人船控制系统,同时进行了详细的控制系统硬件设计和软件设计,并通过水池实验结果验证了该控制系统的有效性和实用性;此外,针对无人船航行过程中存在风浪流混合干扰的问题,结合模糊控制技术和传统的PID控制技术,提出了一种模糊PD控制算法,实现了PD控制参数的在线自适应优化调整,进行了相应的水池试验并与传统PD控制算法进行了对比分析。     

分布式可视化无人机虚拟遥控仿真研究

研究了一种采用网络分布计算,具有三维动态显示、实时操纵和人机闭环的无人机虚拟遥控仿真系统。文中讨论了系统的构成和开发,提出了分布式虚拟三维动画显示的方法,并借此解决了实时模型计算和数据传送,同时保证实时飞行三维显示等关键技术问题,从而成功地在通用个人计算机上实现人机闭环的无人机虚拟遥控仿真。讨论了在飞行器仿真中可视化与网络技术的进一步应用     

无人旋翼飞行器自适应飞行控制系统设计与仿真

为了设计出能适应不同飞行任务的无人旋翼飞行器飞行控制系统,讨论了模型逆控制器原理.提出了神经网络补偿控制器及其权系数在线算法,分析了综合控制器稳定性.导出了无人旋翼飞行器旋转动力学逆控制器和平移动力学逆控制器,设计了姿态内回路控制器和轨迹外回路控制器,确定了共轴旋翼转速驱动电机的控制分配策略.规划了组合机动飞行科目来模拟自动飞行任务.通过仿真验证了自适应飞行控制系统对无人旋翼飞行器水平垂直运动、悬停和航向运动的飞行控制能力.结果表明,所设计的飞行控制系统具有自适应性和鲁棒性,能实现姿态与轨迹的稳定和跟踪控制.     

基于MSP430的遥控无人水下航行器控制系统设计

针对某型遥控无人水下航行器,给出了总体结构和系统组成;在此基础上,基于MSP430微控制器,给出了某型低功耗的无人水下航行器控制系统的总体设计方案,采用H桥电路实现对航行器电机的控制,用nRF905单片无线收发器进行通信实现遥控控制,并进行了软件的详细设计与调试。水池试验结果表明,某型无人遥控水下航行器以约0.5m/s的速度前进时,运行情况良好,并基本实现了拐弯、下潜和上升等各预期功能,最后得出了该控制方案是可行的结论。     

交流两点采样法在船电监控系统中的应用

本文介绍了船舶电站微机控制系统中交流采样的两点采样算法和程序设计思想，并给出了部分主要程序代码。     

四旋翼无人机自适应导航控制

研究四旋翼(Quadrotor)无人机导航控制问题。针对传统的四旋翼无人机导航控制方法的目标定位误差和实时性差问题,提出了基于CLOS技术的导航控制方法。采用CLOS技术所开发的导航控制系统使得四旋翼无人机能够在移动停机坪完成自主导航和着陆的任务,并详细研究了导航控制系统的设计和仿真。仿真结果显示了所设计的导航控制系统的性能和有效性,可应用于四旋翼无人机的实时导航。     

基于机器学习的无人船目标识别系统研究

针对无人船装置在复杂视域环境下的目标识别准确率低、运算率高等不足,提出了采用OpenCV视觉处理框架,建立基于机器学习的无人船目标识别系统。利用HAAR级联分类器训练算法建立了目标物的机器学习库,通过多组训练目标物对比实验,分析出最大识别率和最小虚警率的关系,及正负样本尺寸和比例对训练时间和精确度的影响,得出参数值的最适设定范围。还通过水面的镜面效应,采用相位相关性法水岸线识别算法,准确地识别出水岸线,提高了水中目标物的识别效率。     

Adaptive Neural Network Control of Small Unmanned Aerial Rotorcraft

This paper proposes an online learning adaptive neural network for small unmanned aerial rotorcraft to improve control performance during flight. Based on state error information, the weight matrix of the adaptive neural network can be updated on line by using lyapunov function. Therefore, no prior training data is needed for the training of the adaptive neural network. Combined with feedback control, the adaptive neural network can construct the map between the state error information and disturbances to compensate for system disturbances. The effectiveness of the proposed method is validated by a series of simulations and flight tests. Compared with feedback control method, the adaptive neural network control method can estimate and eliminate disturbances quickly to yield a good tracking performance.     

水厂计算机三遥调度系统设计

本文根据以水井为水源的水厂特点，设计了以无线通讯为主的计算机三遥调度系统，提出了水井和泵站的调度策略。