基于扰动观测器的机载云台扰动复合补偿方法

针对多旋翼无人机(mUAV)机载云台的扰动补 偿需求,提出一种基于改进的扰动观测器(IDO,improved disturbance observer)的伺服控 制器与减振装 置相结合的复合补偿方法。深入分析了IDO的扰动补偿能力和鲁棒性,构建 了基于IDO的云 台伺服控制结构;依据mUAV机载云台的振动特性,设计出减振装置的结构参数 及安装位置。飞行实验表明, 引入复合补偿方法后,视轴(LOS)指向误差减小到了0.03°,振动隔 离度提高了约15dB。复合补偿方法有效地补偿了机载云 台的扰动,完全满足了mUAV机载云台扰动补偿的需求。     

一种用于四旋翼飞行器的航拍增稳云台的设计

文章描述了一种用于为航拍摄像头提供增稳技术的小型四旋翼飞行器的航拍云台。该云台使用碳纤维板为主体材料,并使用树莓派卡片式计算机作为云台控制器,通过三轴陀螺仪采集相机的姿态参数,经树莓派分析后,操控相应舵机进行姿态修正,以抵消飞行器变向过程中产生的机身倾斜,从而减轻并几乎消除航拍画面的抖动。     

微型四旋翼飞行器TSMC控制方法研究

针对微型四旋翼飞行器非线性动力学模型下姿态稳定和速度跟踪控制问题,基于全局快速终端滑模控制(TSMC-terminal sliding mode control)方法研究了控制器设计。通过引入等价控制输入,将姿态控制通道解耦并分别设计了姿态稳定TSMC控制器。对速度跟踪和高度跟踪控制,在保证高度跟踪控制稳定的基础上设计了保证速度跟踪的耦合控制器。姿态稳定和速度跟踪仿真验证了设计控制器的性能。     

基于DSP的四旋翼无人飞行器控制系统

本文以四旋翼飞行器为研究对象,以TMS320F28335为核心,搭建飞行器硬件平台,实现四旋翼飞行器的姿态控制。详细介绍了控制系统硬件设计方法,采用基于RBF神经网络整定的PID控制策略,最终实现了飞行器的垂直起降、稳定悬停和便携设备超远程控制。     

基于PID控制的X模式四旋翼飞行器研究

设计了X模式四旋翼飞行器飞行控制系统的总体方案;在此基础上,完成了飞行控制系统的软硬件设计,包括器件选型、硬件电路设计、系统软件设计,并把互补滤波器应用于姿态解算,姿态控制部分采用PID(Proportional Integral Derivative)控制器。通过仿真验证了器互补滤波和PID控制器算法可行性。     

四旋翼飞行器设计与平稳控制仿真研究

近年来,军用和民用市场的广阔应用需求和独特的优势促进了四旋翼飞行器(Quadrotor Helicopter)的发展。根据自主设计制作的样机,建立了四旋翼飞行器的动力学和动力系统动力学模型,并把卡尔曼滤波器应用于姿态解算,PID控制器用于姿态控制。仿真和试飞结果表明,所提出的控制策略是可行的,验证了动态模型建立的有效性。     

三旋翼飞行器建模及自抗扰控制

根据国内外旋翼飞行器研究现状,研究了一种尾桨可倾斜的三旋翼飞行器.首先介绍其机械结构,对机体受力情况和整体力矩进行分析,使用牛顿-欧拉法建立了飞行器的数学模型;然后针对系统高度非线性、强耦合、易受干扰的特点,采用自抗扰控制器对系统进行控制;最后在Matlab/Simulink平台上对系统进行飞行控制仿真以及抗扰性测试,...     

四旋翼飞行器的容错姿态稳定控制

在近十年间, 飞行系统的可靠性问题得到了飞行控制领域越来越多的重视。以一种全新的垂直起降飞行器——四旋翼飞行器作为研究对象, 设计具有高可靠性的姿态稳定控制系统, 为了补偿执行机构发生故障给飞行控制品质带来的影响, 一种主动容错技术将被应用于姿态控制系统的设计中, 主要设计了一个基于状态观测器技术的鲁棒故障检测环节与一个可容错重构的姿态控制器, 在设计控制系统的同时, 还对于故障检测的鲁棒性与快速性、重构控制系统的稳定性进行了理论分析。最后通过数值仿真, 对容错控制系统中各个环节的效果进行了验证。     

无人飞行器编队队形控制研究

针对无人飞行器编队队形控制,首先建立基于航迹坐标系的无人飞行器编队相对运动模型,解决了速度坐标系中存在的不可控点的缺陷;接着进行无人飞行器编队队形保持的预测控制结构设计,通过建立相对运动的非线性预测模型,设计相应的性能指标,采用数值计算和解析相结合的方法,用最速下降法来滚动优化二次型性能指标,完成了无人飞行器编队控制器...     

四旋翼飞行器自主航行的设计

基于四旋翼飞行器设计了一套自主航行系统。介绍和分析了该系统的硬件构成及GPS和电子罗盘相结合的导航原理,阐述地面站软件的工作过程。为使系统具有很高的精确度和实时性,导航地面站软件利用Google Earth API接口快速导入电子地图;通过XBee模块无线传输预设航线和反馈飞行器的位置信息,以此实现飞行器的自主航线飞行及对飞行器位置的实时跟踪。     

四旋翼飞行器速度自抗扰控制

为了补偿四旋翼飞行器的参数不确定性和扰动,提出一种四旋翼飞行器速度的线性自抗扰控制方法.首先,分析了四旋翼飞行器的动力学模型,质心在惯性坐标系中的z轴线速度采用一阶自抗扰控制,x轴和y轴线速度采用比例加前馈控制,并利用李雅普诺夫函数证明了三轴速度环控制系统渐近稳定.然后,分析虚拟姿态角度求解,采用二阶线性自抗扰控制实现...     

小型四旋翼飞行器控制系统的设计与实现

当今四旋翼无人机得到了广泛的应用,如管网、巡视、航拍测绘等,与此同时四旋翼市场呈现出小型化的发展趋势。为了提供更多轻便型四旋翼的学习参考,文章设计了一款小型四旋翼飞行器,采用了STM32F103C8T6为主控制器,通过MPU6050传感器获取机体的飞行姿态,系统应用了串级PID控制算法实现了对四旋翼飞行器飞行姿态的调节。实验结果表明,系统较为稳定,该飞行器在飞行运动的过程中姿态较为稳定。     

基于串级PID的多旋翼精确定点悬停控制研究

针对多旋翼飞行器的精准定点及稳定悬停控制问题,采用串级PID控制算法设计位姿控制器对多旋翼的位置和姿态进行控制.对多旋翼进行运动学及动力学分析,建立数学模型,并对所建模型进行分析再建立控制分配模型.为了简化控制器设计,将控制器分为位姿控制器和控制分配器两部分进行设计,改变控制分配器可以实现对不同旋翼的飞行控制,具有更广...     

面向无人飞行器的模糊闭环控制系统研究

通过对无人飞行器的建模,针对无人飞行器自动定向和自动定高,以及速度在内的一些参数提出了改进控制结构和底层控制方法。针对自动定高、定位等水平面控制提出了串级双闭环控制结构,改进了控制的响应速度和调节精度。针对传统PID控制方法采用粒子群算法(PSO)对PID参数进行优化,与设计的模糊控制器进行对比无人飞行器在底层控制上的优劣。通过仿真对比发现,粒子群优化的PID(PSO-PID)控制效果明显强于普通PID算法,但由于无人飞行器数学模型的不确定性,弱于模糊控制器。仿真实验证明提出的方法具有快速的动态响应,并具有一定的鲁棒性。     

多旋翼飞行器的非线性严格反馈制导控制系统设计

多旋翼飞行器的制导控制系统设计是保障飞行器的稳定性惯性制导飞行的关键技术,针对当前的多模制导控制方法的稳定性不好的问题,提出一种基于非线性严格反馈的多旋翼飞行器制导控制系统设计方法.系统设计主要包括了控制算法设计和系统的硬件模块化设计两大部分,设计非线性严格反馈控制方法提高飞行器的控制品质和稳定性,对多旋翼飞行器制导控制系统的感知系统、驱动器模块、控制中心单元和执行器模块进行集成设计,数字信号处理器选用的TMS320VC5509A作为核心控制芯片,进行系统的硬件模块化设计与实现.最后进行系统的调试,实验结果表明,采用该系统进行多旋翼飞行器的制导控制,具有较好的控制信号调制解调性能,控制信息的反馈跟踪性能较好,保障了飞行的稳定性和制导精确性.     

基于Harris算法的四旋翼飞行器定点悬停方法

针对四旋翼飞行器定点悬停控制不稳定,硬件组成复杂的问题,提出一种采用双光流传感器结合Harris角点检测算法控制四旋翼飞行器定点悬停的方法。该方法采用两个型号相同的光流传感器水平置于飞行器下方,由双光流传感器作为图像信息采集系统,将Harris角点检测算法应用到采集的图像信息中,计算两图像信息重叠区域,从而确定四旋翼飞行器的高度,选择其中一个光流传感器根据参考角点获取水平位置信息,最后采用PID控制算法以达到精确的定点悬停控制的目的。实验结果表明:该方法能够有效的提高四旋翼飞行器的稳定性,简化系统的硬件结构,符合实际需求。     

基于物联网的微型四旋翼飞行器的设计

针对微型四旋翼飞行器在小型无人机领域中独具的优点,提出并采用多种传感器、蓝牙无线通信、嵌入式微控制器等物联网技术,设计出一款基于物联网的微型四旋翼飞行器。详细阐述了其系统架构、硬件设计以及四元数算法、PID控制算法等。实践表明,基于物联网的微型四旋翼飞行器具有易于控制、飞行姿态稳定、转向灵活等优点。     

基于AVR单片机的四旋翼飞行器的设计

四旋翼飞行器具有机械结构简单、成本低、事故率低、重量轻等优点,因此应用前景广泛。文章以Arduino Mega2560单片机为核心控制器设计一架小型四旋翼飞行器。首先,通过主控制器、惯性测量单元、遥控通信模块、电源与驱动模块完成系统的硬件结构设计。其次,采用卡尔曼滤波来消除干扰,以及利用四元数算法解算出飞行姿态角控制电机的转速,并通过双闭环串级PID控制来调节飞行器的平衡性。最后采用C语言编写控制程序,软硬件联机调试并进行实地飞行测试。测试结果证明,四旋翼飞行器可以很好地平稳起飞,并且可以完成自稳、悬停等运作,达到了设计目的。     

四旋翼飞行器串级模糊自适应PID优化控制系统研究

四旋翼飞行器控制系统具有非线性、耦合性等特性,PID参数的整定会存在一定的难度,而且固定的参数无法适用于四旋翼面临的复杂环境。要实现四旋翼的优化控制需要进行自适应性改进。该文结合PID控制和模糊控制的优点,设计一种非线性化的串级模糊自适应PID控制系统,分别在外环角度、内环角速度控制器中加入模糊自适应PID控制器,增强系统的自适应性和准确性。并且针对四旋翼存在高频干扰的特性,提出在角速度模糊自适应PID控制器的微分环节后加入一阶惯性环节,不完全微分提高了微分控制抗干扰能力。通过Matlab仿真实验对比结果表明,所设计方法响应速度快、超调量小,且增强了四旋翼控制的自适应能力和鲁棒性。