无人机车载起飞飞控软件设计及仿真

关于无人机起飞优化控制软件设计问题,由于无人机车载起飞要求高度迅速升高、速度迅速增大的特点,对无人机俯仰角回路和速度回路进行PID设计.并根据车载起飞速度和高度的要求,将飞控软件划分为四个控制阶段,详细设计了飞控软件的控制流程.通过数字仿真,验证了预偏补偿对无人机姿态控制的重要性;通过半物理仿真,验证了车载起飞的设计已经达到了预定的要求,改善了车载起飞的飞行品质.基于以上分析,无人机车载起飞效果良好,对同类型的无人机具有一定的参考价值.     

一种基于工控机的飞控系统模拟器

本文提出了一种基于工业控制计算机开发的某型无人机飞控系统模拟器,详细描述了系统的功能及结构配置,提出了硬件实现方案,并给出了软件模块功能、流程以及实时性的解决方法。该模拟器可用于无人机系统先期设计验证及系统联试。     

基于广播内存网络的无人机飞控实时仿真系统

该文提出了一种基于广播内存网络的无人机飞行控制实时仿真系统的设计与实现,文中阐述了广播内存网络的功能特点,它能实现网络中点对点、点对多点的实时通信。系统硬件平台采用了基于网络的多机分布式体系结构。系统软件采用了YC 6．0设计语言。该系统能够模拟无人机动力学、运动学特性,输出机载传感器信号,具有实时性高、可靠性高、性能价格比高、扩展性好的特点。实际使用结果表明系统性能良好,完全满足飞行控制系统半物理实时仿真试验的要求。     

基于CompactRIO的四旋翼飞控实时仿真平台设计

针对四旋翼无人机实时飞行控制系统的控制算法设计与参数整定,设计了一种基于CompactRIO的飞行控制系统实时仿真平台,该平台使用两台CompactRIO作为主控制器,分别在其嵌入式实时系统(VxWorks)中运行Simulink设计的无人机动力学模型与飞行控制系统模型,并使用LabVIEW开发PC上位机监控程序,用于调整飞行状态和整定控制参数;经试验证明,该平台实用性强,可视化程度高,实时性好,能较好地对四旋翼飞控系统进行实时仿真验证。     

基于APM Express的网络教学平台的设计与实现

Internet技术的广泛应用和Web技术的不断发展,对传统的教学方式产生了深远的影响。基于网络的教学平台成为当今计算机应用的一个热点,利用APM Express开发组件,采用B/S体系结构搭建一个网络教学平台,详细描述了系统的功能、设计和实现,体现了网络教学平台的开放性、交互性和自主性等特点。     

基于DSP的导航飞控系统的抗干扰设计

基于DSP2812的某型无人机导航/飞控系统,针对电源干扰而导致DSP的复位问题,从硬件和软件两个方面进行处理;硬件上,采用电容去除电源的噪声,尽量避免DSP的复位,软件上,采用复位标志区分系统是上电复位还是异常复位,对异常复位作特殊处理,保证DSP复位后系统能保持复位前的,引入看门狗模块,程序"跑飞"或死机后,能使系统自动复位而重新恢复正常;通过半物理仿真试验表明,所采用的设计思路能有效提高导航/飞控系统的抗干扰能力,保障无人机的安全。     

基于CAN总线的小型无人机飞控系统设计

高性能和小型化的发展趋势,本文采用CAN总线技术.以PC/104模块板为核心,完成了新型无人机飞行控制器的硬件设计.详细给出了系统整体方案的分析设计和具体的硬件选型及接口设计.对设计中的关键技术进行了研究,系统具有设计精炼.可靠性高,开放性等特点.     

某型无人机的飞控系统设计

为了使飞控系统具有在电磁干扰环境下更好的抗干扰性、在长时间连续工作条件下具有更高的可靠性,以C8051F120(高速高性能SOC单片机)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)、双口RAM为核心部件设计了一种新的某型无人机飞控系统;设计出来的飞控系统不仅在硬件结构上紧凑、可靠,而且性能上高速、稳定,重点说明CPLD在系统中的应用;通过对系统闭环仿真试验的严格检验,证明了该系统高速稳定可靠.     

探讨Honeywell TDC3000系统APM柜24VDC电源的改造

针对DCS系统24VDC电源模块损坏较多,更换费用昂贵的缺陷,我们提出引进24VDC至原损坏电源内部的新思路,不但使损坏电源还能继续利用,而且节约了大量备件采购资金,目前该改造已经成功运用于某化工企业的Honeywell TDC3000系统APM柜。     

基于DSP的无人机飞控系统软件模块化设计

针对某无人机飞行控制系统,设计了基于DSP的机载飞控软件;提出了一种模块化的设计思想,阐明了模块化的设计思路,给出了飞控软件的各部分组成及其实现的功能,最后在此设计基础上给出实例与仿真;结果表明,飞控软件的模块化设计条理清楚,可以全面地对飞控系统进行统筹,改善开发环境,缩短开发周期,对加快无人机研制进度有重要的意义.     

磁航向传感器在无人机飞行控制系统中的应用

磁航向传感器V2XG利用"磁感法"测量地磁航向,有成本低、易集成等特点。将V2XG应用于无人飞机的航向控制回路,设计了传感器的接口电路,给出了零位误差和灵敏度误差的消除方法。实测结果表明,航向测量准确度达到±2°,采样频率达到5Hz,设计方案有较高性价比,满足了无人机飞行控制对航向测量的要求。     

基于SOPC的微型无人机飞行控制系统设计

针对无人机(UAV)飞控系统的发展要求,提出了一种基于可编程片上系统(SOPC)技术的设计方案,自顶向下地利用软硬件协同设计方法实现整个过程的设计.主控芯片采用Cyclone Ⅱ系列的EP2C8Q208C8N,进而设计系统的外围电路;借助NIOS Ⅱ软件写入程序实现对无人机的控制.与传统的无人机控制系统相比,该系统适应了集成度高、功耗低、体积小的发展要求.悬停试飞,机体晃动小,且在外界干扰时能自动调整姿态,保持稳定飞行,具有较快的响应速度.     

涵道尾座式垂直起降飞行器全包线飞行控制

本文针对一种新型涵道尾座式垂直起降飞行器的非线性控制问题, 提出一种全包线飞行控制方案. 在设计 的控制框架中, 采用统一的坐标系描述该飞行器的多模态特性. 对于不可测量的外部力矩, 设计了辅助系统进行观 测及自适应律进行补偿; 对于可测的合外力, 设计了一种基于加速度测量的拉力/姿态几何解耦方法; 同时, 给出了 保证闭环系统全局指数稳定的充分条件. 最后, 所述控制方案成功应用于一小型涵道尾座式无人机上, 并完成了飞 行器垂直/水平模态转换飞行试验, 验证了所提出方法的有效性.     

基于北斗通信技术的无人机运动轨迹跟踪控制系统设计

为使所获俯仰角、滚转角、偏航角跟踪结果均与无人机实际运动轨迹保持一致,实现对整条行进轨迹的准确追踪与控制,设计基于北斗通信技术的无人机运动轨迹跟踪控制系统;定义北斗通信系统的运维报文、通知协商报文、业务数据报文3种不同格式的协议文件,提升通信数据的实时传输能力;以此为基础深入分析无人机飞行器的内部结构组成,再结合大量行进姿态数据,完成对无人机运动轨迹跟踪控制系统的动力学建模;确保主供应电路的顺畅连接,将通信数据匹配至全驱动运动结构、姿态调节器、自适应控制器、轨迹追踪器四类硬件应用结构中,实现无人机运动轨迹数据的准确、实时传输;完成系统的主控结构设计;联合所有软、硬件运行条件,实现基于北斗通信技术的无人机运动轨迹跟踪控制系统设计;根据实验结果可知,所设计系统主机所获得的俯仰角、滚转角、偏航角跟踪结果均与无人机实际运动轨迹相差无几,符合准确追踪完整无人机行进轨迹的应用需求。     

基于智能解析余度的容错飞控系统设计

常规的解析余度容错方法容易受到不确定因素和随机干扰的影响,本文以飞行控制系统为研究对象,提出基于智能解析余度的容错飞行控制系统设计方案,使用径向基神经网络的在线学习和全局逼近的性能,建立飞行控制系统传感器之间的解析余度关系,利用不相同传感器之间的解析关系进行残差分析从而进行传感器的故障隔离与信号重构.这样有效地抑制了测量噪声和模型不确定性.应用某型飞机进行仿真,实现了传感器的在线故障隔离与重构,验证了该方法的有效性.     

Multimodel-based flight control system reconfiguration control in the presence of input constraints

In this paper, an active fault accommodate strategy is proposed for the plant in the presence of actuator fault and input constraints, which is a combination of a direct adaptive control algorithm with multiple model switching. The μ-modification is introduced in the model reference architecture to construct the adaptive controller. The proof of stability is based on the candidate Lyapunov function, while appropriate switching of multiple models guarantees asymptotic tracking of the system states and the boundedness of all signals. Simulation results illustrate the efficiency of the proposed method.     

基于粒子滤波的无人机自主轨迹视觉导航控制方法研究

针对现有无人机导航控制方法存在的控制效果不佳的问题,本文提出一种基于粒子滤波的无人机自主轨迹视觉导航控制方法研究。利用粒子滤波算法,实现对无人机自主轨迹视觉导航控制方法的优化设计。采用栅格法构建无人机飞行环境地图,根据无人机的机械组成结构和工作原理,构建运动状态模型。利用内置的摄像机设备采集视觉图像,执行图像灰度转换、几何校正、滤波等预处理步骤。通过对视觉图像的特征提取,判断当前环境是否存在障碍物。利用粒子滤波算法确定无人机位姿,结合障碍物识别结果规划无人机的自主飞行轨迹。将位置、速度和姿态角的控制量计算结果,输入到安装的导航控制器中,完成无人机的自主轨迹视觉导航控制任务。通过实测分析得出结论：应用设计的导航控制方法,其位置误差、速度误差以及姿态角误差均维持在预设值以下,即设计的导航控制方法具有良好的控制效果。     

四旋翼飞行器的自抗扰飞行控制方法

针对四旋翼飞行器参数不确定性和外部干扰敏感的问题,本文提出一种基于自抗扰控制器的控制系统设计方法.在为期望姿态和高度安排过渡过程的基础上,设计了扩张状态观测器对内扰和外扰进行估计并实时补偿,能够很好地克服飞行器的强耦合性、模型不确定性以及风速变化等外部干扰问题.此外本文还设计了非线性状态误差反馈控制律来有效抑制跟踪误差.在仿真平台上对自抗扰控制系统进行稳定控制、姿态跟踪、高度控制、抗扰性及鲁棒性实验,并与串级PID控制系统进行定量对比分析.仿真结果表明,本文所设计的自抗扰控制器不仅能够很好地估计并补偿系统所受内外部干扰,而且对四旋翼飞行器参数的不确定性具有较强的鲁棒性,能够满足飞行器姿态调节快速和高稳定度的控制要求,性能指标明显优于串级PID控制器.     

小波神经网络在飞控系统辨识中的应用研究

选择以sigmoid函数为基础的小波基波函数构造了一个小波神经网络,利用小波网络对复杂的飞控系统对象进行在线辨识研究,仿真结果表明小波神经网络基本满足某型飞机飞控系统在线辨识的要求。     

基于单片机负载控制的无人机电气设备监测系统设计

为深入分析无人机电气设备的电子负载性能,实现对传输电子量的合理性监管与控制,设计基于单片机负载控制的无人机电气设备监测系统;利用电气信号发生电路,构建负载网络控制器与以太网模块运行所需的电气设备负载环境,借助PCB监控板建立PLC扩展负载模块与核心监控主机之间的物理连接关系,实现无人机电气设备监测系统的硬件执行环境搭建;在此基础上,通过STM32型单片机移植协议,确定无人机电气设备通信主机的现有组态形式,联合已设定的监控任务有线级条件,实现监测系统的软件执行环境搭建,完成基于单片机负载控制的无人机电气设备监测系统设计;对比实验结果表明,基于单片机负载控制的无人机电气设备监测系统的电子负载量等级更高,阶段性时间内的电子量监控数值也相对更大,能够准确实现无人机电气设备负载监测。