四旋翼无人机速度控制系统设计

为实现四旋翼无人机的自主飞行控制,以自主研发的四旋翼无人机为研究对象,设计了速度控制系统;该速度控制系统采用加速度计、角速率陀螺仪和GPS测量数据,并设计卡尔曼滤波器来抑制传感器噪声,同时估计无法测得的状态变量;为了减小无人机的建模误差并提高控制系统鲁棒性,采用了模型参考滑模控制理论设计速度控制器;实验结果表明,该速度控制系统具有良好的跟踪和稳定性能.     

无人机导航系统的硬件设计

惯性导航是无人机飞行控制系统的重要组成部分,航姿测量系统是惯性导航系统的基础,处理器和传感器是航姿测量系统的核心;设计采用LPC3250 ARM9处理器、光纤陀螺、加速度计等传感器,完成传感器数据的采集与处理,获得无人机的航姿信息,最后进行数据传输用于控制;使用RealView MDK开发环境,利用C语言开发光纤航姿测量系统;结果显示,该系统达到了无人机导航系统的小型化、高精度、高实时性的目标要求.     

小型四旋翼无人机姿态测量仿真研究

研究无人机姿态流通量优化问题,由于低成本小型四旋翼无人机中所使用的姿态测量传感器存在精度低、噪声大的缺点,并且易受温度等环境的影响,不能准确的测量出无人机的姿态,特别是在无人机加速飞行过程中,姿态误差会很快累积扩大,不能长时间加速飞行。为提高无人机姿态测量精度,提出设计由陀螺仪、加速度计和磁强计组成的姿态测量系统,通过计算加速度计信任度,并利用卡尔曼滤波的方法实现对误差四元数的估计,从而得到无人机的姿态角度。实验结果表明,该卡尔曼滤波能够在低动态的飞行环境中准确测量出无人机姿态角度,并能克服以往无人机不能长时间加速飞行的缺点,证明卡尔曼滤波被成功应用于四旋翼无人机姿态测量优化提供了科学依据。     

基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统设计

针对四旋翼无人机姿态传感器易受干扰,导致姿态输出误差大的问题,设计了一种基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统。系统使用MPU6050等传感器实时采集四旋翼姿态数据,通过四元数互补滤波算法进行姿态解算,利用串级PID控制,以PWM方式驱动电机。在设计控制系统的软硬件基础上,完成了四旋翼的实物制作与飞行测试。结果表明:该系统能够灵活地控制四旋翼无人机的姿态,实现四旋翼无人机稳定飞行。     

高亚音速无人机姿态确定与控制系统设计

姿态确定与控制问题是无人机飞行控制设计中的关键问题.设计了高亚音速无人机的飞行控制系统,其硬件组成部分包括飞控计算机、组合导航计算机、电动伺服舵机、传感器、飞行参数记录仪以及地面检测装置;设计了基于速率陀螺、加速度计、磁航向计、GPS等多传感器系统的无人机姿态测量系统,并给出了基于信息融合卡尔曼滤波的姿态确定算法;设计了基于3个单变量控制回路的无人机姿态控制方案.仿真结果表明了高亚音速无人机的姿态确定方法和姿态控制方法的有效性.     

基于气象无人机飞行角度的优化测风模型研究

在气象无人机现用测风模型的基础上,根据无人机飞行角度的不同,对测量总压、空速与地速的夹角进行了修正,提出了优化的测风模型。并给出了误差计算方法。仿真的不同结果表明:所提出的优化测风模型能有效解决飞行角度变化对测风精度的影响,为提高气象无人机测风精度提供了借鉴。     

基于GPS、磁罗盘与大气数据计算机的无人机风估计

针对无人机实时航路规划及适应环境变化的自主能力发展需求,提出了一种新的风估计与空速校准的方法;该方法基于GPS接收机、大气计算机和磁罗盘等传感器实现;针对定常风模型,风速、风向能够利用地速、风速和空速之间的速度矢量三角形关系计算得到;采用无导扩展卡尔曼滤波(DEKF),估计风场信息以及真空速的比例校准系数;利用某型无人机数字仿真平台,在2D定常风条件下进行了全过程自主飞行仿真;仿真结果表明:该方法在航路跟随的直线段、转弯段均能准确估计。     

微型飞行器空速计的设计与制作

微型空速计是为适应微型飞行器的体积小,质量轻,功耗低等特点而设计的微型装置。主要包括基于微型皮托管和微差压传感器的速度测量系统,数据预处理系统以及无线信号传输系统。并通过基于STM32的主控电路获取电压信号并计算、显示空速值。     

无人机自主智能控制系统设计研究

本文设计了无人机自主智能控制系统,并以无人机自主智能控制系统的智能定位精确度与自主飞行性能验证为例,进行了系统实验分析.结果表明,任务管理体系可基于计算机,对无人机的自主起升下降进行有效控制,并实现了多任务点之间的直线飞行,水平方向定位误差可控制0.14m以内;既可保障飞行稳定性,又可保持飞行高度,垂直误差可控制在0....     

基于加速度信息修正的四旋翼位置估计算法研究

针对单一的微传感器无法准确进行四旋翼无人机空间定位的问题,设计了一种多元信息融合的互补滤波算法用于无人机空间位置估计。该算法的核心思想为利用一类通用的辅助传感器如气压传感器,全球定位系统（GPS）以及微基站的测量信息对加速度传感器的测量信息进行实时修正,然后利用修正后的加速度信息积分估计四旋翼无人机的空间位置。本文在自主研制的飞行控制平台上验证了这种互补滤波算法的有效性。通过对比实验验证,利用本文设计的互补滤波算法可以使得无人机运动速度估计值以及空间位置估计值无偏差的收敛。飞行实验证明,将该互补滤波算法输出的速度以及位置估计信息应用于位置控制器中,可以实现无人机稳定的位置控制。