基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统设计

针对四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统抗干扰能力较差,控制性能较差的问题;文章提出基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统,优化设计了系统的硬件和软件部分;硬件部分设计主控制器,通过发生器输出的PWM波信号控制电速;设计传感器模块,测量姿态角与加速度等数据,采用双陀螺仪和双加速度计结构,避免共振对测量结果产生影响;设计电机驱动模块,选用X2216型无刷直流电机为运行提供较高的转速和响应速度;设计无线数据传输模块,选用3DR无线数据传输模块实时监测姿态信位置信息数据;构建基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统,对角速度数据、加速度数据等数进行融合改正,再运用互补滤波器对陀螺仪和加速度计进行信号检测和控制调度,得到精确的实时姿态角;采用姿态控制算法和串级PID控制策略,提高对系统的控制力,保证飞行的平稳;实验结果表明,基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统抗干扰性强、控制能力高以及响应速度快。     

广播式自动相关监视设备系统设计

随着多旋翼无人机日益广泛的应用,其监视能力的薄弱也日渐显露,增强其自主监视能力是实现无机自动化的重要手段,为此,设计了一套基于MSP430F4152的小型广播式自动相关监视设备,可使多旋翼无人机具有自主监视能力;首先,基于现有的广播式自动相关监视技术,对嵌入式系统进行优化设计,然后,设计了以MSP430F4152微控制器为主控芯片的硬件部分,通过ATGM331C模块获取位置信息与时间同步信号,并利用nRF24L01+模块进行无线数据传输,最终在J204A显示屏上显示本机信息与远程数据;软件部分针对电池驱动的硬件做了优化设计,参考UAT数据链设计了本系统的工作时序,利用Asterix Category 021协议设计了本系统的报文格式,最后对文中方法进行实验测试,结果表明了文中系统能实现主监视,是一种可行的方法。     

基于DSP的异步电动机故障检测仪的分析与设计

对异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障特征进行了机理分析,并在此基础上,设计了基于连续细化傅里叶变换、自适应变换技术的异步电动机故障检测系统;本系统通过检测定子电流中(12s)f1的分量来判断异步电动机是否发生转子断条故障,通过分析定子电流的负序分量来诊断电机是否发生定子绕组匝间短路故障;本系统由电压电流采集模块、信号调理模块、DSP核心模块以及串口通信模块组成;本系统采用TI公司的TMS320C2812微处理器,完成对采集的定子电流做频谱分析、自适应滤波等任务。异步电动机空载和负载仿真实验结果表明,系统的硬件电路和软件算法是安全、可靠、正确的。     

基于CAN总线网络的分布式检测系统研究

介绍了C8051F040单片机存无人机分布式自动检测系统中的应用,所研究的分布式白动检测系统以CAN总线网络为基础,辅以相应的硬件和软件设计,以实现多台无人机的同时检测;描述了系统的整体结构,着重介绍了基于C8051F040单片机的数据采集与控制处理模块的硬件设计和系统的软件设汁,并通过实际测试验汪了系统设计的正确性与可行性。     

基于故障程度的四旋翼无人机容错控制

针对四旋翼无人机执行机构部分失效故障,采用一组线性二次最优控制器,并且设计了可变因子二阶卡尔曼滤波器在线快速估计状态和检测故障。当故障被检测和诊断出来时,通过可变因子二阶卡尔曼滤波器调节,同时切换到相应的线性二次最优控制器使故障影响变小。最后,在Matlab实验平台上对所提方法的可行性和有效性进行仿真验证验证,结果表明四旋翼无人机执行机构在发生部分失效故障时,输出信号能够快速跟踪轨迹,实现了对执行机构部分失效故障的容错控制。     

基于STM32的四旋翼姿态控制系统

为解决四旋翼姿态检测易受干扰的问题,介绍了以STM32F103RBT6微处理器为控制核心的姿态检测与控制系统;选用多传感器采集与数据融合技术,提高了姿态检测精度,实现了四旋翼姿态的控制;该系统利用STM32内部定时器、I~2C及SPI通信接口、USART模块实现了PWM信号的产生、姿态检测、无线数据通信,并对该系统的硬件环节及软件实现进行了阐述;实验结果表明,控制系统位置最大误差小于50 mm,姿态角控制精度为3~5°,该设计结合嵌入式实时操作系统,保证了系统的可靠性和实时性,满足系统设计要求。     

微型旋翼无人机系统的设计与实现

针对目前传统旋翼无人机体积大、结构复杂、成本较高的问题,设计实现了一种微型旋翼无人机系统。该系统基于STM32 微控制器,硬件由微控制器、姿态传感器、通信、电机、图传等模块组成;软件由主要循环、控制循环和反馈循环组成。地面操作端通过蓝牙或2.4G无线射频连接无人机,由微控制器进行姿态数据、操控数据的运算,实现无人机的控制。无人机通过5.8G图传传回图像和姿态数据。经测试,该系统稳定、可靠、易操作。     

基于D-H参数的爬壁机器人吸附控制系统设计

传统爬壁机器人吸附参量存在同步不对称的问题,导致爬壁机器人吸附控制系统输出控制量精度降低,影响机器人整体控制效果;为了解决爬壁机器人吸附参量不对称问题,提出基于D-H参数的爬壁机器人吸附控制系统设计;基于D-H参数特点,设计系统总体框架,框架共分为硬件与软件两部分;硬件主要利用动态陀螺仪控制器控制处理指令数据,完成处理模块设计;通过无线控制遥感器KJ-F6000X-T6实现控制模块设计;软件部分采用与D-H参数相关的算法对控制程序进行设计;通过实验对比数据表明:提出设计系统具有同步爬壁机器人吸附参量对称性,单次控制量、双次控制量、多次控制量系数分别为0.7、0.6、0.5,符合控制系数标准范围,能够提升系统控制量输出精度。     

风力发电机输出信号仿真检测和分析系统

建立了一种基于LabVIEW软件平台的风机信号仿真检测和分析系统。系统使用LabVIEW的信号发生器仿真风机的输出信号,在软件中设置FIR滤波器对风机输出信号进行调理,并通过离散傅里叶变换和自相关函数分别对信号做频域和时域分析。结果表明,本系统可以准确的仿真风机信号的发生、检测和分析过程。     

基于UWB三维定位的飞行控制系统

文章设计了一种基于UWB室内定位的多旋翼飞行系统.设计并实现了系统的飞行控制模块、UWB定位模块和无线数据传输模块,以及飞行状态监测模块.通过传感器数据的融合、空间定位算法的实现以及PID参数的整定,系统实现了多旋翼飞行器的室内定位功能.最后,测试了系统硬件部分的可靠性以及软件部分的有效性,分析了多旋翼飞行器的飞行数据,该系统具有良好的稳定性.该系统在室内救灾抢险、大型仓库的安全巡检等方面具有广泛的应用价值.     

基于MPC的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统

目前研究的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统跟踪过程不稳定,导致跟踪结果不准确;为此基于MPC设计了一种新的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统.通过空中飞行控制器、地面控制器和人工干预器实现了无人机航线的跟踪控制;空中飞行控制器包括GPS导航定位模块、姿态评估模块(MTI)、飞行控制系统计算机,显示模块等;地面控制器探测周围飞行环境,规避障碍物、规划安全航线,传输至空中自主飞行控制系统,包括无线通讯的数据连接电路和地面终端控制模块;人工干预模块能对飞行过程中发生的意外情况进行人工干预以避免突发情况造成危险;以VS2010为开发环境,利用C++软件设计软件流程;利用MPC多变量控制策略,以最优动态轨迹为控制目标,获取无人机的实时飞行状况,设定航线规划流程,实行航线动态规划;实验结果表明,所设计的无人机航迹跟踪控制系统稳定性较好,跟踪控制结果与预期的跟踪控制曲线重合度更高,平均误差控制在1 cm以内.     

飞行控制计算机采集处理系统的设计与实现

针对飞行控制计算机对无人机姿态和航迹信息采集处理的要求,给出了以DSP TMS320LF2407A为平台的模拟量、通信量、开关量采集处理的详细设计方案。方案中分别阐述了模拟量、通信量、开关量接口电路、片选控制逻辑和类8259中断控制逻辑的CPLD思想、硬件滤波和软件抗干扰思想。该采集处理系统硬件接口简洁、实时性强、抗干扰特性好,具有很强的工程应用性。     

基于运动解耦的无人机驱动故障自动检测系统

无人机驱动故障检测一直是无人机研发领域面临一大难题之一,因为以往检测系统,如以视觉感知和超声波技术为基础的故障检测系统,无法在交叉耦合作用下将故障信号与正常信号区分开来,从而影响了系统检测性能。在此背景下,针对无人机驱动机运动耦合特性,提出一种基于运动解耦的无人机驱动故障自动检测系统。该系统设计主要由硬件和软件两部分组成,硬件包括采集模块、调理模块、通讯模块、主控模块等四部分,软件主要针对主控模块中的检测程序进行分析,包括故障分离、故障振动特征提取和故障识别。结果表明:本系统总失效概率为0.72%,比以视觉感知和超声波技术为基础的故障检测系统总失效概率低0.19%和0.7%,说明本系统鲁棒性更好,系统检测性能提高。     

基于区块链技术的高速移动视点视频监控跟踪系统设计

针对传统高速移动视点视频监控跟踪系统视频信号收集能力差,追踪准确率低,课题在区块链技术基础上设计了一种新的视点视频监控跟踪系统。系统硬件设计分为视频监视模块、数据定位模块以及视频监控跟踪模块三个模块进行研究操作,在视频监控跟踪模块中根据硬件元件结构与性质对其进行系统掌控,辅助BDL9830QD监视器强化内部系统监视功能,时刻保持系统中心监控操作,在数据定位模块中,综合数据所处状态,选择数据微型定位器对信号进行追踪定位,标定定位目标,调整数据状态,在视频监控跟踪模块中选用HX-YT01 自动视频追踪器加大对数据信号的跟踪力度,实现精准化监控跟踪,由此完成系统硬件设计。在系统应用程序设计中综合硬件元件特点进行程序改造,构建区块链空间,实现对系统的整体设计。实验结果表明,基于区块链技术的高速移动视点视频监控跟踪系统的追踪能力提高了15.21%,追踪结果准确率提高了22.8%。该设计能够在较高程度上强化系统监控跟踪性能,同时缩减系统操作所需时间,提升整体系统运行效率,能够更好的为使用者提供优质理论研究操作。     

基于嵌入式软PLC技术的智能控制器设计

市场现存的智能控制器控制成功率低,控制过程消耗时间过长,整体性能较差。为了解决上述问题,基于嵌入式软PLC技术设计了一种新的智能控制器,在硬件元件功能方面进行优化设计,选用PLC6ED1055-1CB00-0BA0型号编辑器作为编辑模块主参考元件,设定智能控制器编辑模块,选用8460+8560系列增量型编码器作为智能控制器编码模块的核心设备,选用ZQWL-CANET-1C111型号调试器实现智能控制器调控。以嵌入式为主的软件操作主要采用直接存址方式进行系统数据储存,通过离散化处理实现控制程序,在理论操作的过程中需不断注意对主系统软件程序的保护,确保控制器工作过程的稳定性。为了验证控制器效果,设定对比实验,结果表明,基于嵌入式软PLC技术的智能控制器控制成功率比传统控制器高出15.28%,消耗时间更短,实用价值更高。     

应用机器人轨迹跟踪技术的电力线路无人机智能化巡检系统设计

野外电力线路易发生损坏,且时变特性干扰较大,检测准确度较低,因此,设计应用机器人轨迹跟踪技术的电力线路无人机智能化巡检系统。该系统通过数据采集模块和飞行状态检测模块,分别进行电力线路图像数据获取与飞行状态监测,飞行控制模块接收图像与状态数据,并在轨迹跟踪控制子模块中使用自适应鲁棒滑模控制算法,实现无人机的轨迹跟踪,同时,该模块经无线数据传输模块将数据传输至地面站,在巡检数据智能分析管理模块中,地面站根据数据信息,完成电力线路故障识别,进而实现电力线路无人机智能化巡检。实验结果表明,该系统具有良好的轨迹跟踪效果,且巡检准确率较高,满足多种天气作业需求。     

基于FPGA与ARM的多路时序控制系统设计与实现

介绍了基于FPGA与ARM7的多通道、多时间范围的同步时序控制系统,采用FPGA实现20路高精度的信号延时输出控制,通过ARM7的数据总线接口实现了ARM与FPGA的数据交互;重点介绍了系统的硬件电路设计、ARM与FPGA总线的设计和FPGA内部程序模块的设计;各通道的输出信号类型与延时时间等参数均可以通过人机接口现场配置,也可以通过上位机软件来配置;该设计可以保证各通道信号通过外触发信号为基准来进行延时输出,系统的延时时间精度小于2μs;ARM7处理器芯片采用PHILIPS公司的LPC2214,FPGA采用Altera公司Cyclone系列的EP1C12Q240;采用硬件描述语言Verilog HDL来设计延时模块,延时精度达到1μs;该系统在靶场测试中验证了其正确性和有效性。     

便携式三维扫描仪电磁跟踪系统的硬件设计

针对用于便携式三维激光扫描仪中的六自由度电磁跟踪定位系统,提出了一种新的硬件电路设计方案,该方案采用SEED—DPS2812Mv2（TMS320F2812嵌入式DSP控制模板）作为信号控制、数据采集和数字滤波的核心。重点分析了硬件电路的设计,包括发射电路、接收电路、控制电路等,并进行了测试,验证了这些硬件电路的可行性。