某型无人机飞控系统设计与实现

某型无人机数字式飞控系统是以高性能PC104计算机为核心的,其控制方式有时间程序控制、遥控指令控制和按预先装订的航路实现三维自主飞行控制3种方式,以3维自主飞行方式为主;为了确保无人机在不受遥控的状态下安全坠毁,设计了无人机飞行安全控制系统;通过计算GPS数据来判断无人机是否超出安全区域,进而控制舵机离合器电源以实现安全控制功能;设计了用于验证该系统的仿真系统,通过仿真结果,验证系统的可行、正确.     

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FPGA的机载PWM信号转换器仿真与实现

无人机系统常采用脉冲宽度调制信号(PWM)控制舵机执行机构,在进行飞行控制系统闭环半物理仿真中,需要实时采集舵机控制信号作为无人机模型的控制输入,进而构成闭环仿真.提出并实现了一种以FPGA为核心的PWM信号转换器的设计,给出了PWM信号转换器各部分模块的详细设计,并用Verilog在FPGA中实现了其全部功能.在对FPGA设计的PWM信号转换器模块功能仿真和时序仿真正确后,下载到Altera开发板中进行验证.测试结果表明,利用FPGA设计的PWM信号转换器模块具有测量精度高、简单高效的特点,满足了实时仿真的要求.     

基于LED-89C52的无人机动态信号采集处理系统设计

无人机动态信号采集与处理,是对无人机控制的关键;设计并实现了一种基于LED-89C52的无人机动态信号采集与处理系统,该系统以89C52单片机为核心,使用高质量的信号采集终端模块以及信号处理调理模块增强检测精度,提高无人机大气信号检测的动态性能,系统的硬件设计,主要包括89C52单片机、信号采集终端、信号处理板模块、信号调理模块以及传感器信号放大与A/D转换模块和显示译码驱动模块、LED数码管显示模块等,给出了系统实现动态信号采集与处理的流程图以及程序代码,实现无人机中动态信号有效采集与处理;实验结果表明,所提系统可准确获取无人机中动态信号,完成信号的有效处理,具有较高的准确率,应用前景广阔。     

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....     

飞行控制系统故障诊断与重构技术研究

对于高空长航时无人机高性能要求,提出一种多等级余度飞行控制系统;结合飞行控制系统各组成部分的结构特点,给出了传感器信号的余度信号管理技术,机载计算机通道故障诊断与仲裁技术;伺服子系统故障隔离和控制分配重构技术;试验结果表明该飞行控制系统故障诊断与重构方案设计合理可行,不仅较好地完成了飞行控制系统的余度管理任务,而且有效提高了故障检测率抑制了虚警,保证了系统的可靠性与容错能力.     

某小型无人机的飞行控制计算机的硬件设计

为了提高无人机的控制性能,针对某小型无人机,提出并实现了以DSP为处理核心的无人机飞行控制计算机的硬件设计方案,详细给出了系统整体方案的设计和具体的硬件选型及接LI设计;介绍了以DSP芯片TMS320LF2407A为主控制器,并在其外围进行了并口方式的A／D、D／A、异步串口通信接口以及存储器的扩展,丰富了系统硬件接口资源,并采用了复杂可编程逻辑控制器（CPLD）实现外围扩展电路的片选、中断控制;该飞行控制计算机具有体积小、自主导航能力强的特点。     

基于视觉的四旋翼无人机自主定位与控制系统

针对GPS(global positioning system)信号缺失环境下无人机(UAV)自主飞行控制问题,设计了一种基于视觉的自主定位与控制方法.首先通过增加特征点提取数量和优化关键帧存储来对传统视觉SLAM(simultaneous localization and mapping)算法进行改进,提高了算法的鲁棒性与通用性.其次,引入光流传感器作为视觉SLAM地图丢失情况下辅助位置信息测量单元,提高无人机飞行控制的安全性,并成功地克服视觉SLAM图像丢失问题和光流法存在的位置漂移问题.然后采用EKF(extended Kalman filter)融合无人机位置和3维加速度信息,得到了较为精确的位置信息,同时提高了信号输出频率.最后,利用上述方法获取的无人机位置信息设计PID(proportion integration differentiation)和RISE(robust integral of the signum of the error)非线性控制器,增加了算法的鲁棒性.为验证该控制策略的有效性,搭建了四旋翼无人机视觉控制系统实验平台.该平台采用嵌入式控制系统架构,使用机载计算机运行所提算法,避免了图像及控制命令在无线传输过程中引起的时间延迟和信号干扰.室外飞行实验表明,此控制方案实现了自主定位与飞行控制功能.     

基于uC/OS的无人机仿真系统设计与实现

为了在地面设计无人机控制律,验证无人机飞控系统工作性能,本文设计与实现了基于uC/OS嵌入式操作系统的无人机仿真系统.该仿真系统由飞行仿真PC上位机、地面控制站PC机和控制下位机组成.能够模拟航迹规划,指令发送和无人机跟踪航迹飞行全过程.仿真实验表明该仿真系统能有效模拟无人机系统工作过程,能够为无人机系统开发提供支持.     

一种超小型无人机舵机控制系统的设计

舵机控制系统是飞行控制系统和舵机之间的接口,是超小型无人机系统中一个重要的单元;对舵机控制系统在信号隔离、多路PWM信号采集、多路PWM输出、控制模式切换以及通讯等方面存在的技术问题进行了研究,提出了采用数字隔离器进行信号隔离、PCA采集多路PWM信号、一路定时器输出多路PWM信号、软硬件冗余的控制模式切换电路以及SPI高速数据通讯等方法,设计了基于C8051F121单片机的高可靠性、高冗余性的舵机控制系统;经过多次试飞,证明了其实用性.