小型无人直升机通信系统的设计与实现

通信系统是无人机系统中最重要的组成部分之一,为了实现小型无人直升机稳定可靠的全自主飞行控制,设计并实现了基于WIFI并运用UDP协议和SOCKET通信机制的无人机系统实验数据链,在此基础上,基于无线射频模块和WIFI,实现了用于无人机运营阶段的远程飞行数据链;首先介绍无人机的通信系统框架,再对无人机实验数据链和远程飞行数据链的数据通信协议及软硬件实现进行详细说明;该通信系统有充裕的数据载荷,数据下传和上传延迟满足系统实时显示和控制要求,可在无人机平台上稳定可靠运行.     

小型无人直升机自主控制系统介绍

介绍了一种小型无人直升机的自主控制系统,该系统可以实现小型无人直升机的自主姿态控制、任务规划、视频图像处理等功能,具有模块化程度高、成本低等优点。系统分为机载部分和地面站部分,机载部分负责飞机姿态控制,地面站部分负责任务规划及图像处理。机载部分各模块之间采用双余度总线通讯,可有效提高通讯可靠性。     

无人直升机数据分析软件设计与实现

无人直升机在使用过程中产生的真实数据具有重要价值.分析数据不仅能够帮助查找无人机的故障或失事原因,辅助地勤维修,指导无人机设计工作.而且能够利用其评估无人直升机性能和飞行品质.本文首先对无人直升机数据的结构化和持久化进行研究.并在此基础上设计和实现无人直升机数据分析软件.实践证明该软件在无人直升机辅助工作方面具有较高的...     

无人直升机数据链路系统的设计与实现

针对无人直升机远距离遥控和通信以及抗干扰的要求,设计了一套新的数据链路系统;系统主要介绍结构组成以及各部分的功能,阐述了以无线数传和WIFI为基础的无人直升机无线数据链系统的设计思想和总体方案,论述了系统的硬件构成及软件的特点;该系统已初步实现并通过实验和验证,成功应用于某小型无人直升机;具体实验中,已实现5公里范围内的有效控制和2公里以内的数据下传;并且逐步转移至更大机型进行实验工作。     

小型无人直升机姿态非线性鲁棒控制设计

本文针对小型无人直升机的姿态控制问题,通过系统参数辨识,获得了较为准确的无人直升机姿态动力学模型.并根据无人直升机的动态特性,设计了基于神经网络前馈与滑模控制的非线性鲁棒姿态控制律,该控制律对直升机模型的先验知识要求较低.利用基于Lyapunov的分析方法证明,设计的控制律能够实现对无人直升机姿态角的半全局指数收敛镇定控制,并能确保闭环系统的稳定性.基于姿态飞行控制实验平台的实时飞行控制实验结果表明,提出的控制设计取得了很好的姿态控制效果,并对系统不确定性和外界风扰动具有较好的鲁棒性.     

基于VxWorks的无人直升机离合器自动接合系统设计

无人直升机离合器的自动接合,是实现其自主起飞的关键步骤。为满足无人直升机带传动离合器接合的实际需要,提出了一种新的基于VxWorks的离合器自动结合系统方案,从驱动电路和应用层软件两个方面论述了该方案的设计思路。飞控计算机以发动机和旋翼的实时转速为反馈,根据预定逻辑对当前结合状态进行判断,并通过外接放大电路和驱动电路对离合器电机进行保护和控制,实现对离合器接合过程的监测和控制。通过实验验证了无人直升机离合器自动接合系统的可靠性和稳定性。     

小型无人直升机的数学建模与仿真

小型无人直升机是一个复杂的非线性系统.为了真正实现小型无人直升机的自主飞行,须对其进行精确的数学建模.本文以Raptor90小型无人直升机为研究平台,综合考虑了直升机在不同飞行模态下的飞行特性,利用基于叶素理论的积分算法,对直升机进行非线性建模,并对所建模型进行数值仿真.仿真结果表明,所建模型能够较好的反应直升机的动态响应特性,所建模型具有较高精度,可基于此模型进行飞行控制器的设计.     

微小型无人直升机建模与姿态控制

建立了微小型无人直升机数学模型,并采用误差预报法进行参数辨识,获得了较高精度的数学模型。应用H_∞回路成形鲁棒控制方法设计了微小型无人直升机姿态控制器,并进行了频域分析,开环控制系统的成型效果良好。在模型浮动20%条件下进行仿真,结果表明控制系统具有较强的鲁棒性。飞行试验获得了良好的控制效果,验证了建模与控制器设计方法的可行性和有效性。     

基于SVM的小型无人直升机飞行稳定性研究

针对无人直升机控制中的滞后问题,文章提出了一种解决方法:先提取控制信号的特征值,然后利用特征值对无人机的进行判断,控制系统可以根据判断结果提前纠正系统的控制偏差。由于直升机飞行失败的样本极少,在稳定判断中引入了一个新的模式识别方法—支持向量机。支持向量机基于结构风险最小化原则,解决了小样本数据分类和泛化问题。文中在对支持向量分类机的原理进行了简单的介绍后,利用支持向量机和神经网络对直升机的飞行数据进行了分类,试验结果表明支持向量机具有较好的分类效果。     

小型无人直升机的纵向横向解耦优化控制

论文根据小型无人直升机的机理建立了数学模型,并在悬停状态下近似线性化,运用Matlab的非线性控制工具箱(NCD)设计了具有很强鲁棒性的控制器,实现了对于小型无人直升机的纵向和横向的解耦控制,仿真结果证明了方法的有效性。     

无人直升机实时仿真软件设计与开发

实时仿真软件是飞行仿真系统的核心部分,在无人直升机研究过程中发挥不可替代的作用.首先介绍了软件开发的硬件环境,在分析飞行仿真应用需求的基础上,对实时仿真软件进行模块任务划分,并详细阐述了其中动力学模型模块、传感嚣模块、执行机构模块和通信模块的实现过程.该实时仿真软件已在工程项目中得到了成功的应用.     

旋翼微小型无人机地面站系统的设计与实现

针对旋翼机的控制复杂性,设计一套面向旋翼式微小型无人机的地面控制站系统。利用该系统可进行航迹设定和任务规划,存储和回放飞机航行记录,接收航拍图像,并通过对旋翼式无人机虚拟模型和视频图像的融合处理,实时显示飞机飞行姿态、位置及运行状态,实现旋翼式微小型无人机的超视距遥控,具有直观、形象的良好操控性能。     

小型无人直升机发动机转速控制系统设计

良好的活塞式汽油发动机控制系统是小型无人直升机稳定飞行和保持恒定转速的前提条件.本文针对某型无人直升机发动机控制系统中采用的GV-1进行控制器参数的辨识,最后基于自抗扰控制技术设计出简单、可靠和成本低廉的转速控制器,实验结果表明,该控制器可以到达稳定飞行的需要.验证了所设计的控制器的有效性,可进一步简化小型无人机的转速...     

无人直升机数据采编系统的设计

准确的飞行数据对于建立无人直升机数学模型至关重要。在分析小型无人直升机数学建模方法的基础上,为了在线获得飞行数据,设计了一个数据采编系统。选用80c196Kc作为系统的CPU,并根据辨识数据的特点和要求设计了硬件和软件。该系统成功应用于某无人直升机试飞实验。试飞效果良好,采集数据与先验知识吻合,证明系统方案是可行的。     

小型无人直升机悬停小速度段位置控制技术

无人直升机在悬停/小速度飞行阶段具有特殊的物理特性,给控制系统的设计带来了诸多技术难题;针对无人直升机悬停/小速度段位置控制的需求,提出了一种基于"姿态角阻尼内回路"的位置控制结构,该控制结构采用内回路姿态角阻尼增稳,外回路位置控制的控制方式;并且针对增稳回路自适应性、抗风补偿和位置控制精度等问题,分别采用前馈自动配平机制与非线性PID控制方法对常规控制律进行改进;仿真验证表明,所提出的控制策略和控制律设计结果达到了较好的控制效果。     

无人直升机发动机转速控制系统的嵌入式设计

为提高无人直升机的飞行性能,针对其飞行环境复杂、飞行状态变化快等特点,建立发动机的数学模型,采用总矩前馈与转速反馈的串级控制结构,设计实现一个基于嵌入式单片机MC9S08的恒定转速控制系统。实验结果证明,该系统的转速控制精度高,系统响应速度快,安全性及控制效果良好。     

小型无人直升机地面控制站设计与实现

通过分析小型无人直升机对地面控制站的需求,介绍地面控制站的结构和功能,分析开发地面控制站涉及的关键技术和解决方案,控制站采用基于面向对象的VC++开发环境和嵌入式Matlab混合编程技术。通过在某小型无人直升机飞行实验中的应用,证明该系统具有实时性强、稳定性好、人机界面友好、可扩展能力强等优点。     

无人直升机自动起飞控制技术研究

以无人直升机起飞段非线性模型为对象,研究了自动起飞控制技术方案,以空中定点控制方案为起点根据控制仿真结果对系统进行改进控制,分别加入线加速度反馈和直接力反馈,达到较好的无人直升机自动起飞控制要求.