传感器系统在微型飞行器上的应用

传感器采集信息为飞控系统决策提供判断依据。GPS信息、飞行器姿态等都是其重要组成部分。它们的精确度关系到飞行器飞行的可靠性和稳定性,在飞行器研究领域得到越来越多的关注。文章依托传感器简要研究了飞控系统飞行策略、信息采集、姿态纠正等关键技术,对飞行器设计具有一定的参考价值。     

多旋翼飞行器的非线性严格反馈制导控制系统设计

多旋翼飞行器的制导控制系统设计是保障飞行器的稳定性惯性制导飞行的关键技术,针对当前的多模制导控制方法的稳定性不好的问题,提出一种基于非线性严格反馈的多旋翼飞行器制导控制系统设计方法.系统设计主要包括了控制算法设计和系统的硬件模块化设计两大部分,设计非线性严格反馈控制方法提高飞行器的控制品质和稳定性,对多旋翼飞行器制导控制系统的感知系统、驱动器模块、控制中心单元和执行器模块进行集成设计,数字信号处理器选用的TMS320VC5509A作为核心控制芯片,进行系统的硬件模块化设计与实现.最后进行系统的调试,实验结果表明,采用该系统进行多旋翼飞行器的制导控制,具有较好的控制信号调制解调性能,控制信息的反馈跟踪性能较好,保障了飞行的稳定性和制导精确性.     

小型固定翼UAV飞控系统的嵌入式设计

随着小型无人机飞控任务的日趋复杂,传统低性能飞控系统已不能满足需要,对此本文提出一种基于ARM-Linux结构的飞控系统的嵌入式设计方法。设计了基于高性能低功耗嵌入式处理器ARM Cortex-A9芯片IMX6Q的嵌入式飞控系统的硬件设计,该系统集成了9轴MIMU、高度计、空速计和GPS等多种传感器。分析了基于嵌入式Linux的飞控软件开发流程,阐述了移植Linux内核的步骤及基于嵌入式Linux设计的多进程飞行控制软件。最后,通过手控飞行验证了硬件平台的可行性和软件设计方法的合理性。采用嵌入式方法设计飞控系统,使飞控系统具备多任务调度、可移植性好、易于二次开发等特点。     

基于ARM+CPLD的UAV飞行控制系统设计

根据UAV飞行控制系统的功能任务要求,提出了一种以ARM为控制核心、以CPLD为辅助控制器件的飞行控制方案。描述了飞行控制系统总体设计方案,详细设计了飞控计算机的硬件和软件。为提高飞控系统的运算速度和精度,系统硬件采用ARM+CPLD模块设计,二者通过双口RAM进行数据交换;为满足飞控系统实时性和稳定性的要求,系统移植了μC/OS-Ⅱ实时操作系统,并根据控制功能将应用程序划分为7个任务。最后,为验证系统设计的可行性,将仿真数据和试飞数据进行了对比分析,结果表明系统设计正确、可行。     

基于四旋翼的空气质量监测系统设计与实现

针对现有空气质量监测手段不能够实现全方位、高机动、立体化监测的缺点,提出一种基于四旋翼飞行器的空气质量监测方法,设计了基于ARM的飞控及数据监测系统、基于FPGA的信号切换系统和基于Lab VIEW的地面数据监测软件。系统将空气数据监测与飞行控制有机结合在一起,设定飞行器目标点高度和位置,能够使飞行器自动飞行至目标点,实时显示当前位置空气质量数据,在实际测试中本系统能够有效完成设定任务。     

STM32的四轴飞行器的设计

<正>四轴飞行器属于无人飞行载具中较为常见的一种,是采用十字形布局的电机与螺旋浆直连的结构,通过各电机转速的调整与配合,飞行器在飞行过程中可以获取旋转机身、改变飞行姿态的力,从而实现稳定飞行。随着微机电技术高速发展,四轴飞行器使用愈加广泛,例如在交通、航拍、无人机表演、农业及快递等领域均有投入使用。1四轴飞行器总体设计四轴飞行器由遥控器和飞控两大部分构成,遥控器可发送各种控制指令至飞控,飞控接收到指令后会快速响应指令进而改变其飞行状态。其具体组成如图1所示,     

STM32嵌入式平台下四旋翼飞行器模型研究

针对四旋翼飞行器一键启动、自主飞行、高空悬停及距离预警等问题,提出了四旋翼自主飞行器探测跟踪系统模型,通过比例-积分-微分控制器(Proportion Integral Derivative,PID)算法实现飞行器距离地面1 m自主飞行悬停,感应小车发出预警灯光指示等要求。该系统采用STM32控制芯片,以压力传感器、陀螺仪等辅助保持平。通过多次飞行实验验证,本系统方案拥有可行性高、简单、易操作和成本低多个特点。     

定位导航空投救援无人机的设计

基于空投救援活动的需求,设计一台能平稳飞行的户外微型无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)。无人机以APM飞控芯片(Ardu Pilot Mega,APM)作为核心,能够提供一个适应能力强、抗干扰能力稳定的飞行控制平台。飞行器芯片内部采用了多传感器融合技术,如气压传感器协同控制来实现空中稳定飞行。同时,飞行器采用了单片机构建的空投救援模块,来实现空投救援任务。其中,空投救援模块采用热释电传感器捕捉人的信号,从而实现空投外设电机触发转动,释放空投物资。试验结果表明,飞行器现阶段可以完成垂直起降、直航、左右偏转、空投以及GPS返航等功能。     

自制微型四轴飞行器（硬件篇）

自制一款能够平稳飞行的微型四轴飞行器需要很多硬件和软件的支持,且我希望自制PCB、传感器、飞控软件,甚至遥控系统。我的设计思路是先从硬件做起,使用STM32主控芯片,配合MPU6050陀螺仪传感器,构建惯性导航平台。再用无线射频将遥控数据传输给飞行器,控制飞行器姿态。软件用到惯性导航的知识,采用相对比较简单的捷联惯性导航,控制各个电机转速。遥控器是利用某低端遥控器改装的,     

嵌入式飞行控制系统软件平台的设计及验证

为满足微型飞行器飞控系统开发的需要,设计开发了一种基于嵌入式Linux的飞控系统软件平台。介绍了宿主机嵌入式开发环境的搭建过程,进行了机载飞控系统软件平台的搭建,主要包括制作启动引导程序,编译内核,制作根文件系统和设计外围设备驱动;最后进行驱动程序的测试及软件平台的验证。通过对不同接口类型传感器的驱动程序进行测试,验证了软件平台的性能,满足微型飞行器上层飞控软件开发和测试的需要,且具有通用、易维护和易扩展的特点。     

基于超扭曲算法的鲁棒自适应四旋翼控制器

针对四旋翼在存在外部未知干扰及具有模型不确定性情况下的姿态控制问题,设计一种基于超扭曲算法的鲁棒自适应四旋翼控制器.该设计方法将超扭曲算法与鲁棒自适应控制结合,使用超扭曲算法抑制系统抖振现象,鲁棒自适应算法能有效补偿系统模型的不确定性,增强系统的抗干扰性能;构造Lyapunov函数,证明四旋翼飞行器闭环系统的稳定性.对所设计的控制器进行仿真,搭建四旋翼飞行器平台进行飞行实验,以验证设计的控制器.仿真结果表明,基于超扭曲算法控制的四旋翼系统具有较快的收敛速度和较强的鲁棒性,飞行实验验证了所提控制策略的可行性,可实现四旋翼的稳定控制.     

微型扑翼飞行器控制系统设计

微型扑翼飞行器的控制是一个难点问题,不仅对体积和重量有一定限制,还需要使飞行器能够有一定的鲁棒性和自主飞行能力。本文设计的控制系统通过遥控和自主飞行相结合的方式,很好的实现了对微型扑翼飞行器的控制。并进一步通过飞行实验验证了控制系统的可行性,飞行效果良好。     

四旋翼飞行器的容错姿态稳定控制

在近十年间, 飞行系统的可靠性问题得到了飞行控制领域越来越多的重视。以一种全新的垂直起降飞行器——四旋翼飞行器作为研究对象, 设计具有高可靠性的姿态稳定控制系统, 为了补偿执行机构发生故障给飞行控制品质带来的影响, 一种主动容错技术将被应用于姿态控制系统的设计中, 主要设计了一个基于状态观测器技术的鲁棒故障检测环节与一个可容错重构的姿态控制器, 在设计控制系统的同时, 还对于故障检测的鲁棒性与快速性、重构控制系统的稳定性进行了理论分析。最后通过数值仿真, 对容错控制系统中各个环节的效果进行了验证。     

倾转旋翼飞行器飞控软件的多线程实现

倾转旋翼飞行器飞控系统是多任务实时系统,采用多线程飞控系统软件能有效地提高飞控系统的性能。根据飞控系统软件的功能需求将其划分为主控任务、遥控遥测任务和自主导航任务。按照任务间的时序和耦合关系创建5个线程,并设置不同的优先级。采用多线程的软件实现策略,针对不同线程的任务需求,对每个线程进行详细设计,实现任务的并发执行,从而提高系统的实时性能。经测试验证,飞控系统具有较好的实时性,多个任务可以并发执行,基本满足了系统的功能要求。     

关于近空间飞行器飞行控制系统研究设计的几个问题

讨论了近空间飞行器飞行控制系统研究设计的几个问题。首先指出了研究近空间飞行器的国内外形势和近空间飞行器研究的重要性;接着就近空间飞行器飞行控制的几个重要问题:飞行运动控制的建模问题,飞行姿态控制的鲁棒性问题,飞行姿态与重心运动的一体化协调控制问题,飞行与发动机的一体化协调控制问题,飞行控制的抗干扰问题提出了相应的方法和看法;最后就近空间飞行器飞行控制系统的设计原则提出了自己的体会和看法,指出了用一体化协调控制的思想进行近空间飞行器飞行控制系统分析设计的重要性。     

基于梯度下降法和双环PID的四旋翼飞行器的研究与设计

四旋翼飞行器凭借其灵活的操控性、较小的地域局限性等优势,在军事、民用和科学研究等诸多领域受到了越来越多的关注。目前国内大部分无人机的研究重点在于如何让飞行器飞的更高更远,飞行时间更长。而该设计的着重点是飞行器飞得更低更稳。在飞行过程中,飞行器通过超声波测距技术实现飞行器的近地贴地表飞行,采用梯度下降法对飞行器的姿态进行解算,双环PID控制,进一步提高了系统的稳定性。结果表明,系统可实现3~50 cm之间超低空近地稳定飞行。     

小型无人机飞行控制系统设计

飞行控制系统作为无人机的核心，对无人机的性能具有决定性的影响。本文是论述一种小型无人机飞行控制系统的基本设计方法，首先介绍了小型无人机飞控系统的基本功能及组成，其后对飞行控制回路、飞行控制模态等问题分别进行了详细介绍，最后完成了该控制系统的数字仿真。     

基于滑模与控制分配的六旋翼飞行器容错控制

针对六旋翼飞行器的执行机构失效故障, 提出一种基于滑模和控制分配方法的容错控制方案; 采用了分层设计结构, 将基本控制律设计与控制分配律分为两个独立的部分, 针对系统建模不确定性与外界干扰, 设计滑模控制律, 提高了系统的鲁棒性, 运用控制分配方法, 在飞行器发生失效故障甚至卡死故障时, 在线调解控制分配矩阵, 减小故障机构对整体飞行性能的影响。仿真结果验证了所提容错控制的正确性和有效性。     

基于VxWorks与RTW Embedded Coder的无人直升机机载飞控软件系统开发

开发高性能可靠的飞控软件是无人直升机控制系统研制的重要核心。结合控制律软件的设计,本文提出一种基于VxWorks嵌入式操作系统和RTW环境的飞控软件开发方案,构建了机载飞控软件总体架构。采用VxWorks多任务调度机制进行任务管理满足飞行控制的实时性要求,应用有限状态机实现无人直升机的行为控制,最后搭建了基于Simulink/RTW Embedded Coder开发测试平台框架并验证了该方案的有效性和可靠性。     

自制微型四轴飞行器（飞控篇）

思想是生命的灵魂,四轴飞行器的飞行控制系统有着与硬件同等重要的地位。飞行控制系统用于将姿态传感器的数据进行处理,运用惯性导航中的算法,计算出飞行器的飞行姿态,再结合遥控器操控数据、给飞行器动力系统发送控制命令。四轴飞行器的姿态和位置存在耦合关系（俯仰和横滚直接引起机体向前、后、左、右移动）,如果精确控制飞行的姿态,则采用一股控制规律就足以实现对其位置与速度的控制。