基于Lyapunov指数法的四旋翼飞行器运动稳定性分析

针对"四旋翼飞行器在相对复杂的近地空间,容易受到气流扰动,而出现抖动和失控等运动稳定性"问题。采用Lyapunov指数法对四旋翼飞行器运动稳定性开展研究:首先,利用欧拉-庞卡莱方程建立此飞行器的动力学模型,进而分析得到系统结构参数与稳定性之间的量化关系;其次,利用Lyapunov指数分析法进行稳定性分析。先进行Lyapunov指数计算,并对影响Lyapunov指数的主要参数进行分析,计算飞行器在起飞和着陆阶段对应姿态的Lyapunov指数谱,结果得到起飞阶段的稳定性比着陆阶段的稳定性好。最后,针对四旋翼飞行器在着陆阶段稳定性较差的情况,通过改变旋翼与机体中心距L的数值,可以提高其运动稳定性能。     

一种新型四轴飞行器的设计和结构分析

在分析当前飞行器现状的基础上,提出了一种新型的四轴飞行器。该飞行器主要由伸展机构、倾斜旋翼机构和旋翼组成。通过连杆机构实现机翼伸展与着陆支撑的转换;采用电磁离合器、摩擦接触轮、涡轮蜗杆结构、齿轮组合以及四杆机构的配合实现了侧旋翼转换方向的动作。最后的飞行性能分析和运动仿真结果表明该飞行器结构设计合理、可靠,为四轴飞行器提供了一种切实可行的有效方案。     

可伸缩折叠式四旋翼飞行器设计

针对四旋翼飞行器的结构外形不便于随身携带的特点,进行了优化设计。通过分析四旋翼飞行器结构特点和飞行原理,设计出可自动伸缩、折叠的四旋翼飞行器平台,并进行强度校核,最后进行了三维仿真建模与模型制作和试验测试。结果表明设计的四旋翼无人飞行器实现了空中自动伸缩、着陆后手动折叠的功能,同时节省携带空间,达到了良好的效果。     

四旋翼飞行器轨迹跟踪控制器的设计与验证

为了解决四旋翼飞行器在外界扰动影响和系统模型参数存在不确定性情况下的精确轨迹跟踪控制问题,设计并验证了一种四旋翼飞行器的非线性轨迹跟踪控制器。首先建立了考虑执行机构特性的四旋翼飞行器数学模型,并将虚拟控制量映射到了实际中对电机的控制;然后通过在反步法轨迹跟踪控制中加入积分项,设计了一种基于积分型反步法的非线性轨迹跟踪控制器,消除模型参数不确定性及外界干扰引起的误差,仿真结果验证了该方法的可行性;最后,利用QBall2四旋翼飞行实验平台,对所设计的非线性轨迹跟踪控制器进行验证,实际飞行实验结果表明了所设计控制器的有效性,提高了实际飞行过程中外界干扰和不确定性下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制的精度。     

四旋翼飞行器室内自主导航研究现状

多旋翼飞行器是一种能够垂直起降的飞行器,四旋翼飞行器则是多旋翼飞行器中的重要代表类型。为了解决四旋翼无人机在室内自主飞行问题,分别对基于单目/双目视觉的自主导航、基于光流传感器的自主导航以及基于激光雷达的自主导航三种技术原理及实现过程进行对比分析。旨在获得足够精度的导航信息,促进室内飞行器自主飞行技术发展。     

可倾转变形四旋翼飞行器建模与飞行仿真

为了提高四旋翼飞行器在地震灾难现场等内部狭窄空间中的通过性,提出了一种新型的螺旋桨可倾转的四旋翼飞行器。该四旋翼飞行器在传统四旋翼飞行器基础上增加了一个倾转自由度,实现四个螺旋桨同步、同向倾转,进而可以改变飞行器构型来适应狭窄飞行空间。建立了倾转变形四旋翼飞行器动力学数学模型,在Simulink/SimMechanics仿真环境中搭建了四旋翼飞行器动力学模型,设计了串级PID控制器,实现了四旋翼飞行器在倾转状态下稳定飞行,分析了飞行器穿越狭窄空间的飞行动作及轨迹跟踪情况。仿真结果表明倾转变形四旋翼飞行器构型设计和仿真系统是可行的。     

某四旋翼无人飞行器的力学仿真分析

旋翼无人飞行器具有垂直起降／着陆、可悬停、机动性好及结构简单等多种优点,无论是在军事领域还是民用领域,都有非常广泛的应用价值。文中采用Abaqus建立了某四旋翼无人飞行器的力学仿真模型。基于所建立的力学仿真模型,分析了该无人飞行器在旋翼升力、风载荷和降落冲击等工况下结构的强度和刚度响应,得到了相应的变形和应力云图。计算结果表明,该旋翼飞行器的结构设计满足总体设计要求。     

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。     

四旋翼飞行器网络个性化定制应用服务研究

介绍了在"互联网+"环境下的四旋翼飞行器个性化定制服务的C2B商业模式以及3D打印技术在四旋翼飞行器个性化定制产品加工制作中的应用,进一步提出了四旋翼飞行器网络个性化定制的流程及个性化定制后的四旋翼飞行器产品加工制造任务匹配优化。最后产品服务通过网络化订单系统进行管理及社会供应链中的物流供应进行配送。以互联网为核心的四旋翼飞行器网络个性化定制服务使得四旋翼飞行器制造企业在贸易与生产的效率方面得到很大的提高。     

无人搜救飞行器结构设计

四旋翼无人搜救飞行器合理的结构设计是飞行器稳定飞行的前提,飞行器性能的稳定取决于设计结构的优化程度。通过对四旋翼无人搜救飞行器结构的分析、建模、运算来设计四旋翼无人搜救飞行器的结构,使其性能更加稳定可靠。