C8051F020的微型旋翼飞行器实验平台的控制系统

提出了一种与传统桨距角递推算法不同的基于高速摄影和图像处理的桨距角测定方法。根据实验要求,开发了一个以微型旋翼飞行器的非对称变距装置为测试主体的实验平台,并设计了一套基于C8051F020的微型旋翼飞行器实验平台的控制系统。该控制系统以C8051F020单片机为微控制器,用微型位置传感器来检测螺旋桨主轴的相位信息,并利用C8051F020单片机内部的PCA捕捉功能采集位置传感器的输出信号,得到螺旋桨主轴的四个相位;利用单片机输出的PWM方波信号控制电机的转速,以达到对螺旋桨电机进行加速的目的;利用单片机内部产生的PCA捕捉中断来触发高速摄像机的拍摄,以实现飞机加速与拍摄的同步。该控制系统结构紧凑,系统可靠性高。最后通过该控制系统来控制微型飞行器仿真飞机前飞的状态,得到该状态下桨叶的变距曲线,证明所提出的桨距角测定方法和由此开发的实验平台在测量桨距角中是有效的,达到了预期目标。     

超小型旋翼飞行器超视距遥控系统若干技术的探讨

本文对超小型旋翼飞行器的超视距遥控系统的若干技术进行了探讨。该系统除采用遥杆方式对超小型旋翼飞行器进行遥控，还可以实时接收超小型旋翼飞行器的飞行姿态信号，并在PC机上基于DirectX软件进行姿态重构，同时接收视频信号和GPS信号，并在控制界面上实时显示，具有易操作性、实时性好等特点。     

双旋翼飞行器升降控制系统设计与试验

基于2018年湖南省大学生电子设计竞赛中B题"升降式双旋翼飞行器"的任务要求,设计了双旋翼飞行器升降控制系统。该系统由微处理器单元、高度测量单元、按键控制单元、姿态调节单元、电源单元、显示单元和电子调速器单元组成。可实现任务中要求的飞行器一键启动、定高悬停、精度控制和信息实时显示的功能。通过测试,该控制系统满足设计要求,升降式双旋翼飞行器飞行稳定,4个基本要求测试任务全部完成,4个发挥部分测试任务部分完成,作品获得该次竞赛一等奖。     

带机械臂四旋翼飞行器的控制方法研究

四旋翼飞行器机械原理简单,主要由四个螺旋桨和十字架结构机身组成,是典型的强耦合,非线性欠驱动的六自由度系统。四旋翼飞行器利用四个螺旋桨的转速变化,来控制机身的姿态变化。例如:绕Y轴的俯仰和沿Y轴的左右移动;绕X轴的横滚和沿X轴的前进与后退;绕Z轴的偏航和沿Z轴的上升与下降。四旋翼飞行器的姿态控制是控制系统的核心部分,是热门研究课题。文章的主要内容如下:1.首先对四旋翼飞行器进行了受力分析,通过导航坐标系与机体坐标系之间的变换及Newton-Euler方程对四旋翼飞行器建立运动学模型、动力学模型;2.根据建立的四旋翼飞行器的模型设计研究了基于抗饱和的串联PID控制算法,基于matlab/Simulink中提供的模块对四旋翼飞行器进行模拟仿真实验;3.基于饱和的串联PID控制算法进行仿真实验,结果表明基于抗饱和的串联PID控制算法有良好的动态特性;4.将携带的机械臂考虑成四旋翼无人机在飞行过程中所受的干扰,进行实验。本论文对携带机械臂四旋翼飞行器做了初期的研究,希望后期有更多这方面的学者深入研究。     

四旋翼微型飞行器的区间二型模糊神经网络自适应控制

针对四旋翼微型飞行器控制系统中存在不确定性、外界干扰等影响控制精度的问题,提出了基于区间二型模糊神经网络(IT_IIFNN)的四旋翼微型飞行器自适应控制方案.首先,根据四旋翼微型飞行器的动力学模型,设计了基于IT_IIFNN的四旋翼微型飞行器自适应控制器,该控制器由两部分构成,其中IT_IIFNN用来在线逼近系统不确定性;鲁棒补偿器用来实时补偿IT_IIFNN的逼近误差以及外界干扰.其次,利用Lyapunov稳定理论证明此飞行器控制系统闭环稳定性.最后,通过四旋翼微型飞行器样机来验证IT_IIFNN自适应控制器的优越性.验证结果显示,在加入风速为1.5 m/s的外界干扰条件下,跟踪误差可近似达到10-2.结果表明,IT_IIFNN自适应控制器具有良好的跟踪精度、稳定性及鲁棒性.     

倾转变形四旋翼飞行器的设计和实现

针对灾难搜救、军事侦察等应用中的狭窄空间飞行需求,提出一种俯仰姿态可以独立控制的四旋翼飞行器。该飞行器在普通四旋翼飞行器的基础上增加了一个倾转自由度,由一个驱动来独立控制飞行器的俯仰姿态,实现指定倾转角的悬停和飞行。建立了飞行器气动力仿真模型,仿真分析了倾转状态下旋翼间气流干扰对气动力特性的影响。搭建了气动力特性测试平台,通过实验验证了气动力仿真模型的有效性。最后,研制了飞行器原理样机,进行了倾转悬停和倾转飞行实验。研究结果表明,飞行器可以实现接近90°的倾转悬停,同时可以以倾转60°的俯仰姿态稳定飞行,验证了倾转变形四旋翼飞行器穿越狭窄空间的可行性。     

基于视觉的小型四旋翼飞行器跟踪系统研究

针对小型四旋翼飞行器跟踪地面移动目标的问题,提出一种基于视觉的地面移动目标跟踪方法并搭建了基于Linux的飞行实验平台。在跟踪过程中,由搭载的云台相机采集图像数据并使用Open CV库函数对图像数据进行实时处理;通过改进的压缩跟踪算法对图像数据中的目标进行实时的目标跟踪;通过建立的地面移动目标运动模型计算目标的位置状态信息;由ROS平台通过坐标系转换估计四旋翼飞行器运动数据并向飞行器的飞行控制系统发送具体的飞行指令。最后,通过具体的四旋翼飞行器目标跟踪实验来验证此方法的可行性。     

基于视觉自动换电池无人机自主着陆方法研究

四旋翼飞行器可以利用机载摄像头进行高空拍摄。但普通小型四旋翼飞行器较短的续航能力成为限制其使用便利性和可靠性的重要因素。为解决这一问题,提出一种基于视觉的四旋翼飞行器自主着陆、并通过着陆平台实现飞行器自动更换电池功能的方法。通过实验仿真证明了该方法在解决这类问题时的有效性。     

计算机控制与自动化仪表综合实验平台的研究

计算机控制与自动化仪表综合实验平台是由实验控制对象、实验控制台（智能仪表、传感器）及上位监控PC机三部分组成。该装置可根据用户的需要设计成计算机控制、自动化仪表控制等控制系统,它既可作为本科、专科、高职过程控制课程的实验装置,也可为教师、研究生及科研人员对复杂控制系统、先进控制系统的研究提供一个物理模拟对象和实验平台。     

基于RTW电控旋翼控制律的DSP实现

给出了一种快速实现电控旋翼控制系统桨距控制律的方法,同时使用Simulink工具箱对电控旋翼控制系统进行建模,通过Matlab的实时工作站和TI的开发工具CCS将Simulink模型转变成实时C代码,并下载到DSP沪硬件中,快速完成电控旋翼控制器的开发.最后运用生成的DSP.代码进行电控旋翼桨距控制试验,试验研究结果验证了该方法的可行性、快速性、准确性.