无人机飞行控制系统模拟器设计

提出了一种基于工业控制计算机开发的某型无人机飞行控制系统模拟器设计;详细介绍了系统设计原理，给出了硬件构成方案、软件功能模块组成和程序流程图，最后分析了测试结果；该模拟器充分利用了当前计算机技术、自动控制技术、系统实时仿真技术和面向对象编程技术，具有功能强大、界面友好、操作灵活的特点。可用于无人机系统先期设计验证或后期测试维护；实际使用情况表明该系统性能良好，完全能够代替真实飞行控制系统进行实时仿真试验。     

微小型四旋翼无人飞行器姿态控制

关于自主研发的微小型四旋翼无人飞行器姿态控制问题,针对姿态控制要求的稳定性,根据飞行器的飞行原理,通过数学推导建立近似的姿态角线性模型.操作飞行器飞行并采集相关飞行数据在MATLAB中辨识出有效的模型参数并验证模型准确性.在姿态角模型的基础上,分别设计了ALQR控制器以及卡尔曼滤波器.飞行实验结果表明,设计的卡尔曼滤波器具有很好的滤波效果和状态量推测性能,设计的ALQR控制器能较好的解决控制指令跟踪的问题,满足姿态优化控制的要求.     

无人机仿真训练系统

为了满足无人机地面操纵人员的训练需求,以某新型无人机为应用背景设计并实现了一种“无人机仿真训练系统”,该文介绍了该系统的构成及其在计算机上的实现过程,并提出了运用小波分析的方法对飞行数据进行滤波。该系统集指挥控制、链路通信、飞控模块、任务载荷及视景显示于一体,重现了无人机操纵人员控制该新型无人机的全过程。对于训练操纵人员,该“无人机仿真训练系统”是一种缩短培训周期,减少费用,更为先进的训练方法。该系统的研制成功,对于提高训练无人机操纵人员的效率和扩大新型无人机的广泛应用具有重要意义。     

常记课改语文教学展新颜

落后就要挨打,中职语文教学也是如此,绝不能在封闭僵化的老圈套中原地踏步,必须与时俱进,紧跟时代步伐,本文结合自己的教学实际从各方面谈谈中职语文的课改问题。     

无人机遥感载荷数据存储系统设计

无人机遥感载荷在无人机飞行过程中会产生大量载荷数据,这些数据需要实时存储并在返回地面后回放和分析;无人机遥感载荷数据存储系统是基于SOPC的数据存储解决方案;该方案使用多个固态硬盘作为存储介质并实现并行读写,使用SDRAM作为数据缓存,设计了超大块文件系统对数据进行管理;系统测试表明所设计的存储系统实现了1.8Gbps四路载荷数据的实时存储,满足无人机遥感载荷数据存储的要求.     

Development of a System for Simulation and Control of an Unmanned Aerial Vehicle

Control systems of different vehicles such as helicopters, cars and boats have a lot in common. Thus, the main goal of this paper is to enable construction of a universal platform providing an opportunity of making such a system in a simplified and fast way. The designed platform operates in three different modes (SIL, MIX and HIL). The platform enables switching between different modes of operation without any changes implemented in a software layer. An embedded controller is able to schedule tasks without any delays, which involves utilization of a real-time operating system. Additionally, it is possible to remotely control and monitor the vehicle during its normal operation.     

油气田环境巡视小型无人飞行器航姿控制系统

针对小型无人飞行器在油气田现场采集信息时的高精度控制问题,提出一个自适应卡尔曼滤波算法来获得高精度姿态信息,并采用优化模糊控制方法构建航向控制算法．基于航向误差在线调整飞控参数,为远程控制中心提供精确的油气田现场信息来提高决策效率．最后,通过一系列的仿真和实际飞行试验验证了该方法的有效性．     

A Practical Visual Servo Control for an Unmanned Aerial Vehicle

An image-based visual servo control is presented for an unmanned aerial vehicle (UAV) capable of stationary or quasi-stationary flight with the camera mounted onboard the vehicle. The target considered consists of a finite set of stationary and disjoint points lying in a plane. Control of the position and orientation dynamics is decoupled using a visual error based on spherical centroid data, along with estimations of the linear velocity and the gravitational inertial direction extracted from image features and an embedded inertial measurement unit. The visual error used compensates for poor conditioning of the image Jacobian matrix by introducing a nonhomogeneous gain term adapted to the visual sensitivity of the error measurements. A nonlinear controller, that ensures exponential convergence of the system considered, is derived for the full dynamics of the system using control Lyapunov function design techniques. Experimental results on a quadrotor UAV, developed by the French Atomic Energy Commission, demonstrate the robustness and performance of the proposed control strategy.     

小型无人机空速测量系统设计

空速是无人机飞行控制系统的基本测量参数;为了计算无人机空速,需要测量气流动压;介绍了无人机空速的测量原理,设计了基于C8051F020单片机、利用MPXV5004传感器测量气流动压的无人机空速测量系统;根据空速计算公式,对传感器测量造成的速度误差进行了估算,得出测量速度误差小于1.5 m/s,满足无人机飞行控制系统的精度要求;利用MATLAB工具对气压的速度计算公式进行了数值拟合,有效地解决了单片机计算能力不足的问题;所设计的系统体积小,重量轻,功耗低,可靠性高。     

基于OGRE的无人机全轨迹实时视景仿真系统

通过构建无人机全轨迹实时视景仿真系统,用于无人机全轨迹实时视景显示和运动模拟。该系统以开源的OGRE图形引擎作为基础,并结合建模软件3ds max,开源场景编辑器Ogre SE,及导入工具Ogremax,构建了全轨迹视景仿真所需要的三维机体模型,以及起飞阶段,巡航阶段和降落阶段的三维场景模型。通过编写解析函数库在OGRE图形引擎中解析和渲染场景。运用基于轴对齐包围盒(Axis-Aligned Bounding Box-AABB)的射线碰撞检测算法进行无人机投弹和击中目标爆炸效果模拟。通过开源的CEGUI图形界面库进行系统的人机界面的设计与构建,用于飞行数据的显示和人机交互。同时运用基于UDP的通信方式与d SAPCE实时运算主控机进行通信,使得视景系统能够实时地展示无人机飞行状态。最后通过联合实验验证视景系统的各项功能。     

基于多传感器的无人机航迹实时数据融合处理系统

基于某无人机测控系统现有的多种体制的测量设备,设计开发基于多传感器的无人机航迹实时数据融合处理系统,介绍系统组成和所采取的数据融合处理技术及方法,给出仿真实例,结果表明经该系统融合后的航迹数据得到明显优化,精度和可信度大大提高.     

无人机导航系统的硬件设计

惯性导航是无人机飞行控制系统的重要组成部分,航姿测量系统是惯性导航系统的基础,处理器和传感器是航姿测量系统的核心;设计采用LPC3250 ARM9处理器、光纤陀螺、加速度计等传感器,完成传感器数据的采集与处理,获得无人机的航姿信息,最后进行数据传输用于控制;使用RealView MDK开发环境,利用C语言开发光纤航姿测量系统;结果显示,该系统达到了无人机导航系统的小型化、高精度、高实时性的目标要求.     

四旋翼无人机的自抗扰控制研究

四旋翼无人机的未建模动态、内扰和外扰,会对飞行控制产生影响,使控制复杂度增加。为提高控制系统的动态性能和鲁棒性,提出基于自抗扰的四旋翼无人机控制方案。先用扩张状态观测器对未知干扰进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,简化了复杂的控制过程。本研究完成了飞行试验,飞行试验表明,基于自抗扰控制器的控制系统对系统的未建模动态具有较好的控制效果,对内扰和外扰有较强的抑制能力。表明该控制系统具有较好的适应性、鲁棒性和动态性能。     

四旋翼无人机飞控系统的研究与实现

本文通过数学建模进行动力学系统分析,研究实现了基于硬件和软件的四旋翼无人机飞控系统。首先、构建了四旋翼无人机动力学模型并进行理论分析;其次、设计了无人机机架,对各组成模块进行测试、分析和试验;再次、通过集成软硬件实现了无人机飞控系统并进行飞行测试;最后、实验结果表明,实现的无人机飞控系统取得了较好的飞控效果,具有灵敏性强、稳定性高,总体性能优良等优点。     

反辐射无人机仿真系统关键技术研究

建立了反辐射无人机仿真系统结构,根据反辐射无人机的特点,重点研究了本机与目标机的相对运动关系,对视场角和视场角速率进行了计算,并且对反辐射导引头的特性进行分析建模,以及进行了反辐射无人机飞行特性仿真,目标特性仿真,传感器仿真,建立了脱靶量计算模型,最后通过仿真试验对模型进行了验证。     

基于嵌入式技术的无人机检测与诊断系统研究

针对高空长航时无人机对检测设备的要求,采用基于嵌入式实时系统技术开发了一种无人机飞行控制检测与诊断系统,该系统在硬件上采用ARM9微处理器,并在硬件平台上移植了实时操作系统VxWorks,算法上使用基于规则和局部滤波的故障检测和诊断方法,文中采用的方法提高了检测系统的实时性并可作在线检测,为无人机提供实时检测结果和辅助控制决策信息,实验结果表明,该检测系统运行稳定可靠,检测精度高,对于提高无人机的可靠性和自动化测试水平具有一定价值.     

具有JTIDS接口的无人机仿真系统

建立了一个具有联合战术信息分发系统接口的无人机仿真系统.在该系统中建立了某型无人机的动力学仿真模型,其气动系数均通过风洞试验获得,并采用单纯形调优法求取无人机初始状态;设计了控制无人机姿态和控制飞行轨迹的内外环控制系统模型;根据联合战术信息分发系统特性,采用模块化方法建立了联合战术信息分发系统接口,使操作员能通过仿真数据链对无人机动力学模型进行任务控制和状态监视.最后进行了虚拟任务仿真试验,结果表明该系统可以满足一定的战术任务需求.     

Integral Backstepping Control of an Unconventional Dual-Fan Unmanned Aerial Vehicle

In this paper, a dynamic model of vertical take-off and landing (VTOL) aerial vehicles, having lateral and longitudinal rotor tilting mechanism, is first developed using a Newton–Euler formulation. Then an integral backstepping (IB) control technique is proposed to improve the pitch, yaw, and roll stability of the vehicle. Such control mechanisms enables the UAV to perform complex tasks that no other Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) can execute such as hover pitched. This control tactic allows the vehicle under investigation, eVader, to use the full potential of its flying characteristics enabled by the novel dual-axis oblique active tilting (OAT) mechanism, which enables it to maneuver inside obstructed environments. The potential of the eVader as a small UAV and its model are verified and then used to for autonomous take-off and landing as well as stabilizing the vehicle’s attitude. Finally, diverse simulation scenarios on attitude and position control, stabilization and autonomous take off and landing are presented.     

基于Multigen的无人机任务飞行仿真系统

介绍基于Multigen仿真软件Multigen Creator, Creator Terrain Studio和Vega Prime的无人机任务飞行仿真系统,在Vega Prime中建立无人机的飞行控制运动函数,实现无人机模型在虚拟仿真场景中的六自由度运动。基于.NET 2003环境下多线程编程技术和SBS网络数据传输,实现该系统的实时应用。仿真结果表明该系统能较好地模拟无人机作战飞行任务。     

基于神经网络的无人机负载模拟器的复合控制

衡量负载模拟器系统性能的关键指标是多余力矩的抑制。针对无人机负载模拟器系统的非线性及多余力矩强扰动的特点,依据神经网络的非线性逼近和自学习特性,提出了一种基于神经网络和前馈相结合的复合控制器,用来提高系统的性能。复合控制器利用前馈来补偿定常多余力,利用神经网络进行在线辨识、控制来补偿系统的非线性部分,很好地抑制了多余力矩。该文给出了具体的控制结构和算法。仿真结果还表明该方法极大地改善了系统动态加载性能,有很强的鲁棒性。