基于MSP430单片机的四旋翼飞行器控制系统设计

四旋翼飞行器是由4个带桨叶电机驱动并形成十字交叉结构的一种飞行器。本试验是以MSP430F149单片机为主控芯片,搭建四旋翼飞行器控制系统。以MPU-6050传感器获取飞行器的姿态信息,经过递推滤波算法,得到可靠的姿态数据,通过四元数融合算法,进行姿态解算,获得四旋翼飞行器的姿态角,然后借助PID控制算法,消除四旋翼飞行器在飞行过程中不可预测的误差,最后,以PWM波的形式控制无刷直流电机,实现四旋翼飞行器的自平稳控制。本试验完成了四旋翼飞行器的自平稳控制系统,能够基本实现四旋翼飞行器的平稳起飞与降落。     

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。     

四旋翼飞行器的自主巡航控制系统设计

针对四旋翼飞行器为六自由度,四控制量的欠驱动系统,将四旋翼飞行控制系统简化为姿态子系统和位置子系统,采用MIMU(微惯性测量组合)及GPS融合的导航方法,采用PID飞行控制策略,实现了利用地面站软件加载数字地图并进行自主巡航。     

四旋翼飞行器的数字孪生系统设计

随着四旋翼飞行器在工程实践中的应用越发广泛,对其控制系统的精确性、快速性、适应性等要求也不断提高。近些年的研究热点--数字孪生,正是借助数据和模型模拟物理实体在现实环境中的行为,通过对物理对象的精准数字化,可用于提高物理实体或系统的运行效率。将数字孪生技术引入四旋翼飞行器的控制系统,建立四旋翼飞行器的数字孪生系统体系架构。详细阐述该体系架构搭建所涉及的相关技术：四旋翼飞行器的数字孪生建模;以传感器技术与无线通讯技术为载体的数据采集与传输;本地数据库配合Hadoop技术进行大数据存储、挖掘。对实际的四旋翼飞行器进行了模型仿真与实地测试,验证了所设计的数字孪生系统的有效性,达到了四旋翼飞行器的运行过程透明化和利用孪生数据优化飞行控制与机身状态的效果。     

基于多传感器的四旋翼飞行器硬件系统设计

四旋翼飞行器由于其简单的机体结构与较为复杂的姿态控制,近年来在军用和民用领域广泛应用。旨在通过四旋翼飞行器飞控平台的搭建,实现对飞行器姿态的稳定控制。首先论述了四旋翼飞行器的飞行原理与机械结构,给出了硬件系统总体结构。在对各功能模块整合的基础上,实现基于多传感器的控制系统硬件电路设计。仿真与实验证明：多传感器使用过程中,通过卡尔曼滤波进行姿态数据的融合,有效地解决了加速度计、陀螺仪易受外界干扰问题,所设计硬件系统在飞行实验中性能稳定,为四旋翼的稳定控制提供了参考。     

四旋翼飞行器模糊PID姿态控制

在四旋翼飞行器控制姿态优化问题的研究中,为更好的实现对四旋翼飞行器的姿态控制,在Matlab环境下利用6-DOF运动方程模块搭建了四旋翼飞行器的非线性模型.选取四旋翼飞行器的姿态角作为控制对象,借助Matlab模糊工具箱设计了模糊PID控制器并依据专家经验编辑了相应的模糊规则;同时设计了常规PID控制器并选取了最佳的PID控制参数,对两种控制器控制下的四旋翼飞行器姿态进行了相同条件下的Matlab仿真.仿真结果表明,模糊PID控制器相比常规PID控制器具有更优良的动态性能及鲁棒性.对实际四旋翼飞行器的姿态控制具有一定的指导意义.     

基于MPU6050和互补滤波的四旋翼飞控系统设计

针对四轴飞行器飞行性能不稳定和惯性测量单元（IMU）易受干扰、存在漂移等问题,利用惯性传感器MPU6050采集实时数据,以经典互补滤波为基础,提出一种可以自适应补偿系数的互补滤波算法,该算法在低通滤波环节加入PI控制器,依据陀螺仪测得的角速度实时调节PI控制器补偿系数。飞行器姿态控制系统采用双闭环PID控制方法,姿态解算的欧拉角作为系统外环,陀螺仪角速度作为系统内环。最后,搭建以NI myRIO为核心控制器的四轴飞行器,通过LabVIEW实现算法和仿真,实验结果表明,自适应互补滤波算法可以准确解算姿态信息,双闭环PID控制超调量小、反应灵敏,控制系统基本满足飞行要求。     

基于PID神经网络的四旋翼飞行器控制算法研究

针对四旋翼飞行器的姿态与位置控制问题,提出基于PID神经网络的控制方法。建立四旋翼飞行器的数学模型,引入四旋翼飞行器联合仿真平台,利用Matlab设计PID神经网络姿态控制器,训练后能达到良好的控制效果,最后设计PID神经网络位置控制器并进行训练。仿真结果表明,该控制方法在性能上明显优于传统PID,对飞行器有良好的控制效果。     

四旋翼飞机姿态检测方法设计与实现

为了解决四旋翼飞机的姿态检测问题,设计了基于MPU6050和HCM5883L的九轴传感器,并提出了基于正弦算法的四旋翼飞机姿态角计算方法,该方法不需要判断即可由检测值直接获取角度大小及正负,较方向余弦算法具有更好的实用性.针对陀螺仪和加速度计的优缺点,设计了互补数据融合算法.仿真及实践均证明了检测方案的有效性.     

四旋翼飞行器控制系统设计策略研究

四旋翼飞行器在民用、工业及军事等多个领域应用越来越广泛,已成为国内外有关无人机研究的重点及热点。本文在介绍四旋翼飞行器的类型及代表性应用系列的基础上,简明阐述了四旋翼飞行器的飞行原理,综述了其飞行控制系统的常用控制策略,包括PD控制法、PID控制法、LQR控制法、反步控制法、滑模变结构控制法、反步滑模控制法、模糊控制法及神经网络控制法等,并对控制策略的发展应用进行了展望。     

基于瑞萨单片机的四旋翼自主飞行器设计

该四旋翼自主飞行器以瑞萨公司的R5F100LEA单片机为控制核心,包括飞行姿态处理模块,超声波测距模块,红外传感器循迹模块,电机驱动模块以及微处理器模块等.飞行姿态处理由MPU6050加速度计陀螺仪提供,保证飞行器平稳飞行.超声波测距模块和红外传感器循迹模块为飞行器提供导航参数使飞行器可以按照规定航线并以一定高度飞行.本设计中应用了PPM控制方法,PID算法,平滑滤波等,使飞行器实现在一定区域内一键式起飞,稳定飞行,精确降落.并且可以拾取物件,完成空投任务,最终精确降落并停机.     

四旋翼飞行器控制系统的设计

我国作为军事强国,四旋翼飞行器受到高度重视,并且其价格低廉,性能良好,被应用在很多领域,尤其在军事领域具有很强的研发价值.基于此原因,很多科学家致力于对四旋翼飞行器的研究.本文主要研究四旋翼飞行器的控制系统,首先对飞行器的动力学进行数学模型的建立,然后采用经典的PID控制算法对控制器进行设计,通过Matlab仿真软件对控制算法进行验证,得出稳定的仿真结果,验证了控制算法与数学模型的准确性.因此,本文的研究加深了对四旋翼飞行器的进一步了解,旨在推动四旋翼飞行器的发展,对日后相关方面的研究具有很大的意义.     

小型四旋翼无人飞行器控制算法研究

根据牛顿定律和欧拉方程,建立小型四旋翼无人飞行器的动力学模型,并设计四旋翼飞行器的控制系统。利用经典PID设计位置环控制回路和专家PID设计姿态环控制回路。对控制系统进行仿真,从仿真结果来看,该控制系统可使飞行器准确到达指定位置,并保持稳定的悬停姿态。     

基于Anti-windup PID的四旋翼飞行器姿态控制研究

针对四旋翼飞行器姿态控制问题,设计一种Anti-windup PID姿态控制器。结合四旋翼飞行器简化的数学模型,在飞行器在垂直速率、俯仰速率、翻滚速率、偏航速率4个独立通道上分别设计了PID控制器和Anti-windup PID控制器。在MATLAB/SIMULINK环境下,对控制四旋翼飞行器姿态的两种算法进行仿真分析。仿真结果表明,Anti-windup PID控制方法在性能上明显优于PID,对飞行器有良好的控制效果。用Anti-windup PID算法搭建的四旋翼飞行器的物理实验平台更好地验证了该算法的有效性。     

基于RBF-ARX模型的四旋翼飞行器的预测控制

四旋翼飞行器运行中具有不稳定、非线性和强耦合特性,较难建立其准确的数学模型,针对这个问题,提出了基于RBF-ARX模型的预测控制设计方法;RBF-ARX模型是线性自回归(Auto-Regressive eXogenous,ARX)模型和高斯径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络相结合设计的模型,可用于建立非线性系统的全局模型,描述非线性系统的非线性特征。预测控制算法根据系统输入、输出信号预测对象未来输出变化趋势,并将其与系统实际输出的误差反馈校正,使误差最小;该法首先建立四旋翼飞行器的RBF-ARX模型结构,就模型参数的辨识、优化给出了详细分析;并基于该模型设计了系统预测控制器,最后通过仿真和实时控制效果证实了该方法的可行性和有效性。     

四旋翼飞行器的设计与仿真分析

本文通过对电机和螺旋桨构成的执行机构的传递函数以及对受力情况的Matlab建模分析直观的观测控制量与运动的状态。结果表明,通过对多个物理量的PID控制可以很好的控制垂直飞行和水平匀速飞行。     

基于双DSP的SINS/GPS组合导航计算机系统

为满足SINS/GPS组合导航系统对实时性、精度的要求,设计了一种基于双DSP的高性能SINS/GPS组合导航计算机系统。本系统按功能划分为数据传输子系统和导航计算子系统。选用高性能数字信号处理器TMS320F28335(DSP1)和TMS320C6713(DSP2)分别作为数据传输子系统,导航计算子系统的核心处理器;两子系统之间通过双口RAM实现高速可靠通信。系统通过扩展外部接口实现对惯性组件数据,GPS数据实时采集,并输出导航参数,具有很强的实时性。     

四旋翼飞行器控制系统设计

四旋翼飞行器姿态控制是四旋翼飞行器控制系统的核心. 通过分析四旋翼飞行器的飞行原理,模型建立,设计了四旋翼飞行器的姿态控制系统;在该系统中采用STM32系列处理器作为主控芯片,MPU6050三轴加速度集和三轴陀螺仪惯性测量单元、磁力计等传感器用于姿态信息检测. 本文中传感器使用结构简单的数字接口对数据进行交换,运用模块化的思想对系统进行设计. 使用PID控制算法进行姿态角的闭环控制,最终实验结果表明,在实验平台上四旋翼飞行器飞行效果稳定,系统满足四旋翼飞行器飞行姿态控制的要求.