四旋翼无人机

一、前言 在公安侦查抓捕过程中,在处理如非法集会、聚众闹事等大型突发事件时,以下几点可能是公安干警们最关心的问题：第一,如何保证公安干警的零伤亡;第二,如何保证无辜群众的安全;第三,如何快速反应实施侦察并迅速达到制高点掌控事态的发展,必要时要给予罪犯打击;第四,如何以最佳角度及时记录下事态的整个发展过程,为事后处理提供最有力的证据。     

四旋翼无人机轻量化结构改进设计

本文以垂直起降载运空投四旋翼无人机机身结构为研究对象,对四旋翼无人机机身结构优化改进。采用碳纤维复合材料,芳纶纤维材料和巴尔沙木材,保证强度有足够冗余的同时对四旋翼无人机机身进行轻量化改进设计。四旋翼无人机轴距是466mm,机架仅重50g,搭配使用10寸的APC螺旋桨,有效载荷可达3kg,可准确高效地在火山、地震和洪水灾区等危险环境中执行勘察、拍摄和运载物品等任务。     

基于STM32的X型四旋翼无人机设计

针对四旋翼无人机飞行姿态测量易受干扰、姿态解算和姿态控制输出误差大等问题,以飞行姿态稳定控制为目标,设计了一种基于STM32系列微控制器的X型四旋翼无人机。采用以双处理器、双陀螺仪和双加速度计为主的硬件架构,实时采集无人机飞行姿态信息,并结合基于四元数的互补滤波算法和串级PID控制算法对姿态信息分别进行解算和控制输出。实验结果显示:小角度扰动下,双陀螺仪和双加速度计姿态测量精度高,合理设置双环PID参数后,姿态角输出误差小。结果表明:双传感器硬件架构在姿态测量中的抗干扰性更强,设计的X型四旋翼无人机飞行性能较好,达到飞行姿态稳定控制的目的。研究结果对后续飞行控制系统的深入研究具有一定的指导作用。     

轻型四旋翼无人机声场特性研究

无人机声场特性直接反映无人机飞行过程中的稳定性和其他相关特性,该文通过构建测试平台对轻型四旋翼无人机在不同电流、距离下的声场进行测试;并对固定飞行高度下的无人机声场频率进行试验。试验结果表明:无人机声压强度与声音的传播距离呈对数关系;随着电流的增加,声压衰减系数逐渐减小;在无人机声场衰减模型中常数项基本保持不变,且只和环境相关。同时无人机飞行中声场频率集中在10 kHz左右;随着声场传播距离的增大,无人机声压剧烈减少。该研究可为无人机的相关研究与发展提供理论和实践的依据。     

小型四旋翼无人机飞行控制系统设计与实现

为进一步深入研究和开发小型四旋翼无人机搭建飞行控制实验系统,从硬件设计、软件开发和系统调试与飞行试验3个方面对搭建的小型四旋翼无人机飞行控制系统进行较为详细地阐述。飞行试验表明:所设计的飞行控制系统初步实现了对机体姿态的有效控制,为进一步研究自主飞行奠定了基础。     

模糊PID控制器的设计

本文提出了一种模糊PID控制器的设计方法.总结出一套更好的模糊规则.仿真结果表明,该控制器设计简单,能使系统的动静态性能得到提高,并且易于实现.     

基于教学和科普工作的微型四轴四旋翼无人机的设计

众所周知,无人机的研究主要是针对军事训练以及实战模拟的工具。20世纪20年代,第一次世界大战爆发,无人机首次出现于军事应用中。至今,无人机在军事、城市管理和视频拍摄等方面的应用较为广泛。随着科技的发展,无人机已逐渐在经济发达地区的高校课堂上出现,但在西藏地区此现象寥寥无几,故希望借助这次研究,认真分析当下无人机的发展状况,了解掌握无人机工作原理(涉及力学、电工学等),研发一款微型的用于教学实践的无人机。在此希望将来能有更多无人机爱好者参与其中,也希望将来能够开设相关课程,积极培养学生在无人机方面的兴趣,以实验、设计推动学生学习兴趣和热情。     

基于滑模控制的四旋翼无人机姿态跟踪研究

由于应用广泛,四旋翼无人机近年来得到了众多科研人员的关注。本文首先利用Newton-Euler法建立了四旋翼无人机六自由度运动学和动力学模型,并在此基础上设计了基于反步法、滑模控制和动态面理论的姿态跟踪控制器:实际姿态与期望姿态间误差作为控制器输出,无人机所受合力与各方向力矩作为控制器输出。最后,通过Matlab对无人机控制系统进行数值仿真,仿真结果表明了所设计姿态控制器的可行性和有效性。     

小型四旋翼无人机系统在基层派出所的应用

本文针对基层派出所在日常警务工作中的需要,试验利用四旋翼无人机系统进行夜间巡逻、集会管控、重点区域排查等任务。本系统利用无人机方便灵活的视频采集功能,将其与4G无线通信设备结合使用,组成一个远距离视频传输系统,实现以派出所为中心覆盖整个辖区范围的移动监控,为公安干警提供实时现场情况及决策依据。     

MLC叶片位置PID控制器设计与仿真研究

针对肿瘤治疗病灶靶区的要求,描述适形放射治疗装置中多叶准直器(MLC)的结构和工作原理,设计一种针对MLC叶片位置精度的PID控制器,并进行仿真模拟,结果表明该方法能较好地满足多叶准直器叶片位置控制的精度。     

PID控制器原理

工业生产自动化的过程控制调节装置是实现自动控制的重要工具。在自动化系统中,检测仪器把控制系统的参数变为电信号然后把信号传送给过程控制调节器,最终达到生产的自动控制,使过程参数合符预期的要求。     

印刷机套准系统耦合建模与控制器设计

目的研究印刷机套准系统耦合建模及精密控制策略以减小套准误差。方法根据印刷机套准系统工作机理建立多色套准系统的非线性耦合数学模型,并进行线性化改造,在所建立数学模型基础上设计基于PID的前馈套准误差控制策略,并将该策略控制效果与传统PID控制效果进行仿真对比。结果在张力干扰下,套准误差由±20μm减小到±0.8μm;速度波动下,套准误差由±30μm减小到±1.5μm。结论PID前馈控制策略能够显著减小套准误差,提高套准控制的精度。     

一种模糊自适应PID控制器的设计与仿真

介绍一种基于模糊控制原理的自适应PID控制方法,实现PID控制器参数的在线自调整.仿真实验结果表明,此方法具有良好的动态、静态特性和较强的鲁棒性.     

一种高级PID控制器设计及应用

基于智能控制思想设计实现一种高级自适应PID控制器。该控制器由模型辨识单元、控制参数整定单元和PID控制单元等部分组成,具有自动选择控制作用、控制规律、控制参数和修正模型等功能。在系统稳定时施加阶跃信号,测定系统的阶跃响应并确定系统的工艺模型,然后据此确定系统的控制作用、控制规律、择优选择调节参数;当系统设定值改变时,再利用最小二乘法修正系统的工艺模型。实验结果表明,该自适应PID控制器具有较好的控制性能。     

二轴倾转旋翼无人机的设计及实现

该文结合多旋翼无人机和固定翼无人机的优点设计了二轴倾转旋翼无人机,这是一款摒弃传统设计观念的新型无人机。采用碳纤维复合材料以及巴尔沙木材,在最大程度减重的同时又保证了机体的强度。通过机载STM32处理器引导输出不同宽度的PWM波脉控制舵机带动发动机吊舱实现倾转。在垂直飞行姿态下,其最大推重比可达2,在水平飞行姿态下,其续航时间为52 min。其凭借着大推重比和高续航时间,可在山区、灾区等复杂环境中进行勘察、巡航等作业。     

基于自适应模糊PID控制的四旋翼飞行器的自主跟踪

为了提高四旋翼飞行器控制系统的动态性能和工作效率,研究了自适应模糊PID控制。目前在实际应用中,四旋翼的控制算法主要采用经典PID算法和模糊控制算法,然而经典PID算法,系统容易超调,动态性能较差;模糊控制算法,系统的稳态误差难以消除,工作效率不高。为此采用了经典PID与模糊控制的分段策略,提出了一种新的控制算法:当误差较大时,为提高系统的动态性能,控制器选取模糊控制算法;当误差较小时,为减小稳态误差,提高工作效率,选取经典PID算法。完成了悬停飞行实验,对自适应模糊PID、模糊控制和经典PID三种控制算法进行性能对比,结果表明自适应模糊PID算法能有效解决上述问题。采用自适应模糊PID算法完成了自主跟踪实验,将该算法成功应用到导航制导领域。     

提高四旋翼无人机起飞/着陆的运动稳定性的研究

考虑到四旋翼无人机在起飞/着陆过程中,因受近地空间复杂气流等扰动作用而极易出现运动稳定性问题,提出了通过优化飞行器的结构参数来提高飞行器运动控制的稳定性的方法。从机械结构设计出发,通过Lyapunov指数方法建立飞行器结构参数与系统运动稳定性之间的量化关系,以此指导系统的机械结构设计及控制系统优化,提高系统的可靠性和稳定性。该方法的可行性和有效性已通过实例仿真分析得到验证。     

基于动态运动基元的微小型四旋翼无人机路径规划

针对微小型四旋翼无人机的路径规划问题,引入运动学习框架,提出了一种基于动态运动基元的路径规划方法。该方法通过对给定运动样本的学习提取出运动基元,并将学习结果推广到新的飞行目标,从而泛化出相应的运动轨迹。有障碍物的情况下,在已有学习基础上通过设计耦合因子规划出避障路径,然后将规划的轨迹点集提供给微小型四旋翼无人机完成路径跟踪飞行任务。该路径规划方法的可行性通过微小型四旋翼无人机不同目标点的飞行任务仿真得到了验证。仿真实验还验证了该方法在三维空间进行有效避障的性能。