基于STM32的姿态感知四轴飞行器的设计

为了方便、准确的控制四轴飞行器正常飞行,设计了基于姿态感知的四轴飞行器和手部姿态感知系统,该系统以STM32为核心处理器,通过陀螺仪采集手部姿态信息,对采集的手部姿态信息利用低通滤波器和Kalman相结合进行去噪处理,之后利用联邦Kalman算法对手部姿态信息、机体姿态和气压计的信息进行融合,调节控制四轴飞行器飞行的PID参数,使其能够根据手部姿态进行前、后、左、右、上、下、悬停等飞行,并通过实验仿真验证手部姿态信息与飞行器飞行动作的一致性,通过实验验证可知飞行器的飞行动作和手部姿态保持一致,系统能够稳定工作且满足一般控制要求,并为相关设计提供了参考。     

基于三自由度飞行器模型的航迹发生器设计

针对飞行器航迹研究,捷联惯性导航系统的性能评估需要飞行轨迹数据和相应的惯性器件参数,但真实飞行数据较难获得,且不易灵活调整.为了仿真实际的速度、位置、姿态等飞行数据,设计了三自由度飞行器模型的航迹发生器.在建立三自由度飞行器模型的基础上,设计了飞行器的航路飞行控制方案,并实现了多航路点的飞行仿真与导航验证.实验结果表明,算法所产生的飞行轨迹数据和惯性器件数据过渡平滑、符合飞行动力学特点,并且通过调整参数设置能够方便地制定航迹,对于分析和提高捷联惯性导航系统性能具有重要的理论参考价值.     

无人旋翼飞行器自适应飞行控制系统设计与仿真

为了设计出能适应不同飞行任务的无人旋翼飞行器飞行控制系统,讨论了模型逆控制器原理.提出了神经网络补偿控制器及其权系数在线算法,分析了综合控制器稳定性.导出了无人旋翼飞行器旋转动力学逆控制器和平移动力学逆控制器,设计了姿态内回路控制器和轨迹外回路控制器,确定了共轴旋翼转速驱动电机的控制分配策略.规划了组合机动飞行科目来模拟自动飞行任务.通过仿真验证了自适应飞行控制系统对无人旋翼飞行器水平垂直运动、悬停和航向运动的飞行控制能力.结果表明,所设计的飞行控制系统具有自适应性和鲁棒性,能实现姿态与轨迹的稳定和跟踪控制.     

基于Three.js的飞行仿真系统设计

传统的富客户端飞行仿真系统在使用上受到应用程序和硬件设备的限制,导致其开放性、易用性、跨平台性存在一定缺陷,难以满足设计人员在离开实验室后的使用需求。针对上述问题,本文对Web三维可视化进行深入研究,利用WebGL在不安装任何渲染插件的情况下,支持浏览器端进行2D/3D硬件加速渲染的优势,以WebGL第三方图形库Three.js为实现基础,构建数据驱动的三维飞行可视化仿真系统,使用户可以在Web端无缝访问系统的服务资源。该系统由气动数据驱动,实时模拟了飞行器运动轨迹,同时兼顾天空效果、尾焰特效以及摄像机漫游,增加仿真效果真实性,使用户可以通过浏览器端得到直观丰富的三维仿真效果,具有良好的应用价值。     

基于ATmega16的变滚转速率飞行器姿态控制器设计

由于受横风、初始扰动和发动机参数偏差等因素的影响，变滚转速率飞行器在飞行过程中的飞行姿态将会发生变化．从而导致其实际飞行轨迹偏离预定飞行轨迹。本文利用AVR微控制器ATmega16及相应的信号调理电路。进行姿态控制器的设计，采用鉴频鉴幅方法对飞行器姿态角偏差进行处理，能够有效地修正飞行器姿态角偏差，完成对飞行器在变滚转速率飞行状态下的自适应姿态控制。     

基于拟连续高阶滑模的高超声速飞行器再入姿态控制

考虑模型参数不确定和外界干扰对再入制导控制性能的影响,基于拟连续高阶滑模控制策略对高超声速飞行器的再入制导控制问题进行了研究.首先,给出再入制导指令的设计过程.其次,基于再入飞行特性对模型进行简化,获得面向控制的姿态模型,在此基础上,通过引入新的控制变量,设计解耦滑模面,实现姿态间的解耦.再次,为了削弱控制抖振,通过引入虚拟控制,对系统进行增广,基于齐次性理论设计拟连续三阶滑模再入姿态控制器,确保系统在有限时间实现对制导指令的稳定跟踪.最后,六自由度再入飞行器的制导控制一体化仿真结果表明,本研究给出的控制策略在不影响系统鲁棒性的同时,能够实现对标称轨迹和再入姿态的综合控制.     

四旋翼飞行器控制系统设计及可视化仿真

直接对四旋翼飞行器控制系统进行调试,极易引发危险,严重时还会造成人员伤害,针对目前多采用数值仿真验证方法难以直接展示控制效果问题,本文设计一种基于Matlab/SimMechanics软件的四旋翼飞行器飞行控制可视化仿真系统,首先,基于Simulink完成了四旋翼飞行器控制系统设计,然后采用PID控制算法实现了四旋翼飞行器飞行状态直观姿态和飞行数据分析功能,最后通过仿真可以得出结论,所设计的四旋翼飞行器控制可视化仿真系统通过三维可视化窗口,可实时完成四旋翼飞行器实时控制算法演示和仿真,具有重要的应用价值。     

基于ATmega16的变滚转速率飞行器姿态控制器设计

由于受横风、初始扰动和发动机参数偏差等因素的影响,变滚转速率飞行器在飞行过程中的飞行姿态将会发生变化,从而导致其实际飞行轨迹偏离预定飞行轨迹.本文利用AVR微控制器ATmega16及相应的信号调理电路,进行姿态控制器的设计,采用鉴频鉴幅方法对飞行器姿态角偏差进行处理,能够有效地修正飞行器姿态角偏差,完成对飞行器在变滚转速率飞行状态下的自适应姿态控制.     

六轴旋翼碟形飞行器控制系统软件设计及仿真研究

采用了控制不同电机转速组合的方法,对六轴旋翼碟形飞行器进行姿态控制,使六轴旋翼碟形飞行器在不同姿态下飞行时具有较好的性能;为了实现六轴旋翼碟形飞行器的飞行控制,对飞行器的控制系统进行了初步的设计,并且给出了控制系统软件设计流程图;同时以ProtuesISIS软件为基础建立了六轴旋翼碟形飞行器控制系统的仿真模型,并进行了仿真,仿真结果显示该控制系统能够满足六轴旋翼碟形飞行器起飞、悬停及降落等控制姿态的要求。     

基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计

四旋翼飞行器控制系统的性能决定了飞行效果的优劣,如何改善飞行控制系统使其拥有更良好的表现成为近几年的研究热点。根据四旋翼飞行器的飞行原理,设计了一种新型四旋翼飞行器控制系统。该系统以STM32作为主控制器,配合各姿态传感器实现飞行器姿态及位置的控制,并结合以姿态角为主要误差源的双环结构PID控制器,提高了飞行器的平稳性。经实际飞行验证,该飞行控制系统方案能够取得较稳定的飞行效果。     

高超声速飞行器飞行轨迹的模糊控制设计

针对高超声速飞行器飞行过程中因干扰造成的飞行轨迹散布问题,提出了采用飞行器飞行轨迹的模糊控制设计方法。方法以高超声速飞行器飞行轨迹线偏差和线偏差变化率作为模糊控制器输入,采用模糊推理设计飞行控制系统。在完成高超声速飞行轨迹控制系统数学建模的基础上,结合自动驾驶仪特点对飞行轨迹模糊控制系统进行了设计。结论通过仿真表明所设计的飞行控制系统满足飞行轨迹及攻角性能要求,验证了方法的正确性。     

微小型球形飞行器飞行控制系统设计

根据微小型球形飞行器的结构特点和工作原理,设计了一套基于ARM Cortex-M3 STM32F103RBT6微控制器的飞行控制系统,进行了主要模块的功能设计与性能分析,给出了研究结论与选型依据,还设计并完成了姿态传感器两轴转台实验和飞行器室内飞行试验;测试结果表明,该控制系统的姿态传感器姿态测量精度高,能够为飞行控制提供姿态参考信息;飞行器能够圆满实现空中悬停、低空机动等飞行动作,且空中飞行姿态稳定、实时、可靠;该飞行控制系统功能可靠、性能稳定,能够较好地满足微小型球形飞行器的飞行控制要求,具有一定的实用性与扩展性。     

飞机飞行轨迹仿真系统设计与实现

捷联惯导软件测试中,一般难以得到真实的航迹数据和飞行器的各种参数,针对要获得飞行轨迹数据和惯性器件输出参数,设计飞行轨迹仿真系统利用LabVIEW虚拟平台,将战斗机各种典型的飞行动作进行模块化处理,自由组合成一条飞行轨迹用于实时仿真测试.系统中的轨迹建模以几何算法为主,避免了采用差分算法时产生的计算误差,实现飞行航迹各参数的实时动态显示.对飞行中空气阻力对轨迹的影响进行了分析,加入空气阻力并建立新的模型,得到误差曲线.实验结果表明,系统能够实现轨迹的动态特性,同时空气阻力的影响也与理论相符,可以得到有用测试数据.     

基于VxWorks的飞行器模飞测试方法研究

在传统飞行器综合测试中,特别是模飞测试中,通常侧重于电气系统的接口匹配性测试,但对飞行控制软件、飞行时序和控制参数的正确性考核不够充分,往往需要依赖半实物仿真试验来进行验证。为解决飞行器传统模飞测试中测试覆盖性不足、测试效率较低的问题,在某型飞行器的测试过程中,采用闭环实时仿真的设计思路,设计了一套基于VxWorks的飞行器模飞综合测试系统。结合某飞行器电气系统综合试验开展了设计验证工作,试验过程模拟了多种工况下的飞行轨迹,能够验证和覆盖所有飞行时序动作,所有硬件系统均能按照设计流程工作,各项技术指标能够满足设计要求。试验表明该方法能够有效提高对飞行控制软件和时序动作的测试覆盖性并能提高整个飞行器的测试效率。     

基于ARM的多传感器四旋翼飞行器控制系统设计

为改变以传统嵌入式处理器的四翼飞行器的控制方式,基于四旋翼飞行器的工作原理和性能特点,提出了一种基于ARM Cortex-M7的嵌入式处理器的飞行控制系统的设计和实现方案.阐述了四旋翼飞行器的物理结构与飞行原理,给出了硬件系统总体方案;在整合各功能模块的基础上,对系统硬件电路进行设计,并进行了模拟仿真运行和实验验证.仿真与实验表明:设计能够保证系统的高稳定性,能满足飞行器起飞、悬停、侧飞等飞行模态的控制要求.     

空中飞行模拟技术及其应用

现代飞行模拟技术是航空、航天科技和工业发展的重要支柱及关键技术之一.它以航空、航天科技和工业中的飞行器为研究对象,借助建模与仿真手段主要通过飞行模拟器/系统进行飞行理论、技术和方法探索、飞行器性能和特性预先研究、系统型式、结构与参数以及飞行工作人员模拟培训等.运用响应反馈方法、模型跟随方法及空中自适应飞控平台匹配飞行状态的方法进行研究,以各个部分数学模型建立及信息相似理论为基础和依托,通过相应的硬件和软件来实现.     

无人机地面站三维一体化显控软件设计

介绍了无人机地面控制系统软件的组成和工作原理,讨论了一体化显控软件的设计问题,并说明了软件在联试过程中出现的问题和处理方法。该软件利用Skyline 的三维GIS技术,以三维地图为背景设计出无人机地面一体化显控软件,能够实时显示无人机的飞行姿态、飞行轨迹、位置及参数,实现任务航线的编辑、装订与显示,发送飞行控制指令。     

再入飞行器传递对准建模与仿真

在新型再入飞行器的研究中,保证飞行器落点精度,是通过传递对准技术对飞行器惯性测量系统( Inertial Measurement System,IMS)进行初始对准.针对再入飞行器用IMS的传递对准问题和惯性传感器误差特性,提出建立线性速度与姿态匹配传递对准模型,设计了模块化的传递对准仿真系统,并利用两种典型的再入轨迹进行仿真.仿真结果表明,模型的卡尔曼滤波器能够快速、精确地估计出飞行器子惯性测量系统的姿态误差(20s内估计误差小于0.02°),同时滤波器对陀螺常值漂移有较好的估计效果.     

飞行安全及事故分析的三维仿真模拟系统的研究

利用3dsMAX平台,通过对飞行器移动轨迹数据(如飞机黑匣子里面的数据)的读取,结合三维GIS,实现多个视角同步观察多个飞行器移动过程的仿真模拟,由此建立了飞行安全及事故三维仿真模拟分析系统。该系统能加快事故分析速度,提高事故分析的准确性。     

四旋翼无人机控制系统仿真设计

四旋翼无人机是一种性能优越的垂直起降无人飞行器,能够实现悬停、低速飞行、垂直起降等功能,在军事和民用方面具有重要价值。针对四旋翼无人机的控制系统设计问题,首先分析介绍了四旋翼无人机飞行原理,对其建立动力学模型和运动学模型,然后进行了基于PID控制的控制系统设计,控制系统采用四通道、多闭环的控制结构,包括无人机的姿态控制与轨迹控制。在MATLAB中进行无人机控制系统仿真实现。仿真结果表明,本文所设计的控制系统,能够有效地实现四旋翼无人机的姿态控制、轨迹控制,具有良好的控制精度与响应速度。