基于LabVIEW的四旋翼飞行器姿态监测系统设计

姿态监测是四旋翼飞行器实现正常飞行的主要因素之一,飞控手操控飞行但无法精准地获取实时姿态数据,存在一定的误差且准确性较低;针对以上问题,系统设计采用STM32F103RBT6单片机和MPU9250传感器采集四旋翼飞行器飞行过程中的飞行高度、飞行速度、滚转角以及俯仰角,并将数据传输给上位机LabVIEW软件平台;在虚拟软件平台对四旋翼飞行器的姿态信息进行显示、存储、报警及回放等功能;测试结果表明,姿态监测系统可以实现数据可视化,采集数据的绝对偏差值小于0.5%,提高了四旋翼飞行器姿态监测的准确性,满足了控制小型四旋翼无人机的实际需要。     

80C196单片机与IBM PC机的串行通讯

高性能低功耗16位单片机Intel 80C196与系统机IBMPC386之间的串行通讯,进而构成以IBMPC386为上位机,在线调试80C196控制系统的用户软件。     

仿昆扑翼微飞行器电磁驱动电路设计与制造

针对电磁驱动方式的仿昆扑翼微飞行器,设计了电磁线圈驱动电路,电路能够驱动微飞行器扑动双翼。驱动电路利用电池组和升压(BOOST)电路实现电路供电。研制了产生两路电压控制信号的最小系统板,能够在上位机在线实时控制输出信号的频率和幅值。电压控制信号通过电路后,电路输出稳定驱动电流,实现对仿昆扑翼微飞行器翅膀的控制。     

惯导飞控综合测试系统设计与实现

设计并实现了一种惯导飞控综合测试系统,采用MCU与FPGA结合的体系结构;MCU通过并行总线与FPGA进行信息交互,通过RS422总线与上位机进行通信;FPGA芯片设计开发采用结构描述的电路架构描述方式,便于软件的调试;设计的测试系统集成度高,单个系统可实现对惯导和飞控系统的测试;测试精度高,可将故障准确定位于某一路角速度或加速度通道;应用结果表明,测试系统能够很好满足惯导及飞控系统的测试要求,运行稳定可靠,具有一定的实用性和推广价值.     

低成本的UTRV三维可视化仿真测试系统设计

相对于常规飞行器,倾转旋翼飞行器原本就对飞控系统有着更高的要求,而其无人化后的产品UTRV(无人倾转旋翼飞行器)对此的需要还要更上一层楼.为了满足开发UTRV飞控系统的需要,有必要开发更加方便的飞控系统仿真测试环境.使用现有货架商品构建了一套UTRV三维可视化仿真测试系统.系统内含可调整的UTRV全飞行包线非线性气动模型,用于提供控制律开发和动态仿真;系统可以方便的替换飞控模块程序进行仿真实验,以此验证控制律;同时,仿真实验全程数据以直观的实时三维视觉仿真方式显示,有利于发现飞控系统缺陷.使用货架商品还大大降低了成本,非常适合中小研究所和大学使用.     

远程遥测姿态控制系统设计

为全面测控飞行器姿态,设计了一种能实时监测、控制飞行器姿态倾角的远程遥测系统;采用FPGA进行中央逻辑控制,构建了智能变送模块;将上位机作为终端设备,结合步进电机24BYJ48-5V与双轴倾角传感器ROB100等前端设备,经过硬件及软件调试,完成步进电机闭环控制,实现-90°～+90°范围内对飞行器任意倾角值的实时测量与控制,测试精度达0.5°;通过大量试验结果及分析表明,该系统可靠性高、可移植性强,能够完成对飞行器姿态的实时测控,各项性能指标均满足项目需求.     

WiFi环境下的微型四轴飞行器系统设计

为改善传统四轴飞行器体积大、不便于携带、航模遥控器操作复杂等问题,从易用性的角度出发,提出了基于WiFi控制的微型四轴飞行器设计方案.系统以STM32处理器为核心,MPU6050、HMC5883组成惯性测量单元测量飞行器姿态,上位机通过WiFi与飞行控制器进行数据交互;并引入RT-Thread嵌入式实时操作系统,以满足飞行姿态控制的实时性要求.经实验测试,飞行器能在较短时间内对上位机的操作指令进行响应,并按照指定操作稳定飞行,系统基本完成预期目标.     

基于蓝牙技术的机场保障设备运行监测系统

针对机场地面保障设备运行状况依靠人工观察所带来的问题,设计了一种基于蓝牙技术的机场保障设备运行监测系统。该系统可以实现机场保障设备在线监测,及时高效地完成机场保障任务。系统由上位机和下位机两部分组成:微处理器作为下位机的控制系统,将采集的机场保障设备运行状态数据信息处理后送入蓝牙模块进行无线发送;工业级平板电脑及人机交互界面作为上位机的监测系统,完成采集数据的接收、存储和实时显示。通过蓝牙模块无线传输实现上位机与下位机之间的数据交互,利用人机交互界面实现在线监测。     

超声波均化设备控制系统的设计

本文采用欧姆龙的CPM1A型可编程控制器（PLC）为控制核心。应用上位机编制的程序通过串行通讯电缆和PLC进行通讯,并实现程序的在线编制和调试。本系统主要完成液位、压力及电磁自动换位的控制功能。     

飞行器控制面临的机遇与挑战

当前,飞行器控制的发展面临前所未有的机遇与挑战.基于对飞行器的发展趋势、新需求和新技术特征的分析,本文从飞行器新技术特征、信息化环境、无人系统自主性、高可靠可重构容错系统、飞控系统评估与确认五个方面研究和分析了飞行器控制面临的机遇与挑战.为了达到利用机遇和赢得挑战的目标,作者建议加强如下五个方面的研究: 加强面向飞行器新技术特征的飞行器控制概念、理论与方法研究; 加强面向信息化环境的控制、计算与通讯一体化,以及控制、决策与管理一体化的研究; 加强面向不确定性的无人系统高级别自主性的研究; 加强面向高可靠、高安全性的可重构容错飞控系统的研究; 加强面向高效、高可信度的飞控系统评估与确认方法的研究.     

某型直升机半物理仿真系统的设计

飞控计算机是现代直升机控制的不可缺少的部分。研制功能完善的高性能飞控计算机是直升机发展的重要一步;在飞控计算机应用到直升机上之前,需要对其进行较为全面的仿真测试;文章结合飞行控制律的设计,开发了用于对飞控计算机进行全面测试的半物理仿真系统;主要完成了模型的建立和仿真,研制了基于嵌入式操作系统VxWorks及仿真工具软件MATLAB的主仿真系统并进行了调试;通过对其开环和闭环的调试以及仿真结果的分析表明,该系统对发送的飞机姿态信息能够进行实时显示和处理。满足飞行品质技术指标要求。半物理仿真结果可真实可靠的反映直升机的飞行过程。     

某小型无人机飞控系统串行通信程序的设计

介绍了以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A为核心的某小型无人机机载计算机系统硬件组成;针对某小型无人机飞控系统串口通信复杂、强实时性等特点,使用了混合编程、模块化、循环缓冲和帧分类技术设计了通用串口中断程序和帧提取程序,分别实现了串行数据收发和控制指令的识别及其提取,并给出了部分流程图;阐述了系统联调中出现的问题和解决办法;经过长时间的运行测试表明,程序可靠性高,实时性强,满足了无人机飞控系统对串行通讯程序的性能要求.     

地形跟随/地形回避实时仿真系统的设计与实现

为了验证低空突防系统中的地形跟随/地形回避关键技术,设计了一套分布式实时仿真系统。该系统由主控机、地形跟随/地形回避(TF/TA)计算机和视景演示计算机组成。TF/TA计算机采用先进的嵌入式实时操作系统VxWorks进行TF/TA飞行轨迹规划,实时地形匹配,以及模拟雷达的实时数据生成。该系统可以验证算法,模拟飞机在空中飞行的实际效果,为TF/TA系统的试飞验证提供必要准备。     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

高实时性的无人机飞控软件测试系统设计

机载计算机作为无人机系统的控制核心,在设计过程中对其进行性能监测及功能验证是保证其正常工作的基本途径;运行于机载计算机内的飞控软件已成为无人机飞控系统设计中最重要的因素之一,采用Labview和RTX搭配的建模方式,模拟无人机机载计算机的真实硬件环境,在Windows操作系统下构建一套高实时性的测试系统方案,完成对机载计算机飞控软件的实时监测评估和性能测试;经实际测试,该系统能够实现对无人机飞控软件的实时监测和测试,实时性带来的实时误差不超过1％.     

无人机数据采集EKF滤波悬停稳定的研究与应用

许多国内外的研究机构致力于四旋翼无人机飞行控制姿态和高度悬停稳定的研究,以实现四旋翼无人机的自主飞行。四旋翼无人机是一种多输入、强耦合、多变量、欠驱动的系统,其稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性对飞机性能起着决定性的作用。针对四轴无人机悬停运动测试环节中不稳定的影响,基于已有的无人机平台,最新科研前沿的文献,以ARM嵌入式系统作为上位机,设计了一个无人机数据采集的扩展卡尔曼滤波器(EKF),结合二次型最优控制预估气压计最优初始矩阵值进行开源编程。从扩展卡尔曼滤波器的建立与优化,原程序气压计程序严谨的探讨、衔接和写入飞控,最终在软件匿名科创地面站上,通过无人机对气压计大量实时悬停数据采集,实验仿真进行滤波图形对比验证和无人机实际运行的稳定性分析表明,提出的无人机数据采集扩展卡尔曼滤波方法效果良好,具有良好的应用和推广价值。     

一种用于无人机的分布式飞行控制系统设计①

分布式结构已广泛应用于高可靠航空电子设备的设计中。设计了一种基于控制局域网（CAN）的分布式飞行控制计算机,用于在执行飞行任务过程中无人机的飞行控制律解算和系统管理。根据无人机控制的实时性和可靠性需求,提出了一种CAN通信、双端口随机访问存储器（DPRAM）通信和控制任务相互配合的内部通信机制。实验表明根据该通信机制设计的通信方案完全满足无人机控制的实时性和可靠性要求,同时解决了分布式结构引入的数据延时问题。     

基于OpenGL的飞行实时三维动画仿真

在飞行模拟训练器中,显示系统是其重要组成部分.为全面、直观并且实时地反映飞行仿真计算机得到的仿真数据,则采用三维动画方式来制作这个显示系统.文章讨论了使用开放图形库(OpenGL)结合Visual C 6.0开发平台及MFC框架,构建基于OpenGL的飞行实时三维动画仿真系统的方法,并利用从串行口接收来的实时数据实现实时仿真.实验证明,该系统仿真效果好,运行正确、可靠、实时性好.     

基于W5300和FPGA的实时数据采集系统设计

为实现数据采集的实时传输和远程控制,设计并实现了基于W5300和FPGA的实时数据采集系统。系统选用W5300搭建网络模块,采用TCP协议与远程上位机通信,控制以AD7357为核心的A/D模块进行数据采集。通过对系统稳定性和准确性的反复测试,最终可实现两路A/D以1.5 MS/s采样率对50 Hz⁷50 kHz信号的准确采样并向远程上位机实时传输数据。     

基于物联网的空间飞行器姿态监测系统设计

针对传统监测系统监测精准度低,导致监测效果差的问题,提出设计一种基于物联网的空间飞行器姿态监测系统。根据监测系统结构图,对上位机进行实时监控,调控飞行器姿态,构建数据库,存储并记录参数指标,由此设计硬件框图;构建对话框,分析界面和相应程序功能,改进系统软件监测功能程序流程,根据显示的空间飞行器飞行姿态数据变化情况,对数据通信模块、控制模块展开分析,并添加emWin移植界面,完成基于物联网的空间飞行器姿态检测系统设计。实验结果表明,该系统监测时间较短,检测精准度高,大幅度提高了系统的监测效果。