具有输入饱和的近空间飞行器鲁棒控制

针对近空间飞行器这一类存在外部扰动,输入饱和和参数不确定的多输入多输出线性系统,提出了一种基于干扰观测器的抗饱和鲁棒控制方案.将干扰观测器与抗饱和控制技术相结合,从而消除系统存在的未知外部扰动、输入饱和和不确定性对系统控制的影响.首先,设计干扰观测器对线性外部系统产生的未知扰动进行估计.然后根据干扰观测器输出,通过超前抗饱和方法设计抗饱和补偿器,并将其加入到鲁棒控制器的设计中,保证闭环系统存在输入饱和、未知外部扰动和参数不确定情况下的稳定性.为便于设计,干扰观测器、抗饱和补偿器和控制器设计矩阵均通过求解线性矩阵不等式得到.最后,将提出的鲁棒抗饱和控制方法应用于近空间飞行器,仿真结果验证了该控制方案的有效性.     

基于多传感器的四旋翼飞行器硬件系统设计

四旋翼飞行器由于其简单的机体结构与较为复杂的姿态控制,近年来在军用和民用领域广泛应用。旨在通过四旋翼飞行器飞控平台的搭建,实现对飞行器姿态的稳定控制。首先论述了四旋翼飞行器的飞行原理与机械结构,给出了硬件系统总体结构。在对各功能模块整合的基础上,实现基于多传感器的控制系统硬件电路设计。仿真与实验证明：多传感器使用过程中,通过卡尔曼滤波进行姿态数据的融合,有效地解决了加速度计、陀螺仪易受外界干扰问题,所设计硬件系统在飞行实验中性能稳定,为四旋翼的稳定控制提供了参考。     

基于并联PID的四旋翼飞行控制策略设计

基于线性叠加原理,将四旋翼电机均等效线性拆分,提出使用并联PID策略,独立计算各控制量,再线性叠加到四旋翼电机上进行智能调节。其控制策略无需系统建模,原理简单,适合四旋翼初学者学习,也适用于研究人员参考。实验显示,飞行器姿态调节迅速,起降平稳,响应及时,具有良好鲁棒性。     

基于小蚁运动相机的全景航拍外设技术

近期,"航拍热"风潮迅速兴起,高端的航拍技术以及四轴飞行器等受到了人们的关注与重视.研究基于小蚁运动相机的全景航拍外设下的功能实现.基于小蚁运动相机的155°超广角,可以最大限度地降低成本实现360°全景覆盖.区别于普通全景照相技术,使用航拍技术可以制作出球形3D立体画面,更加逼真清晰,带给人们全新的视觉体验.     

WiFi环境下的微型四轴飞行器系统设计

为改善传统四轴飞行器体积大、不便于携带、航模遥控器操作复杂等问题,从易用性的角度出发,提出了基于WiFi控制的微型四轴飞行器设计方案.系统以STM32处理器为核心,MPU6050、HMC5883组成惯性测量单元测量飞行器姿态,上位机通过WiFi与飞行控制器进行数据交互;并引入RT-Thread嵌入式实时操作系统,以满足飞行姿态控制的实时性要求.经实验测试,飞行器能在较短时间内对上位机的操作指令进行响应,并按照指定操作稳定飞行,系统基本完成预期目标.     

基于飞行器网络控制系统的多速率控制器设计

为了减少网络环境中的时延和数据包丢失对飞行器网络控制器系统的影响,设计了一种具有多速率的保性能控制器设计方法;多速率是指在具有多通道数据传输的系统中,各通道所需控制输入的频率不完全相同;在存在时延和丢包的情况下,利用增广技术对飞行器控制系统在整个循环周期内建立离散模型,此时为了使多速率控制方法更加有效,先基于此模型在控制器输入端构造一个预测器,根据预测器的输出为整个系统设计一个具有多控制速率的动态输出反馈控制器;然后给出并证明保性能控制器的存在条件和求解方法;最后通过某飞行器网络控制系统的数值算例验证了所提方法的有效性。     

基于四轴飞行器的短距离低空运输系统的设计

为实现四轴飞行器在短距离低空运输方面的应用,设计了一种基于四轴飞行器的运输系统,该系统可实现运载物品并将其投放至指定地区的功能。系统以两片STM32F103为控制核心,一片作为从机,实现系统的姿态控制、图像采集、无线传输、物资运输等功能;另一片作为主机,可向从机发送图像采集指令并将图像数据传至上位机显示。 图像采集模块采用高清摄像头+CPLD+SDRAM的FIFO模式,在不影响控制中心运算速度和内存使用率的情况下,使系统能够并行完成姿态控制、图像采集、物资运输等操作。根据四轴飞行器的负载能力设计了一款运输箱,并利用大功率驱动芯片BTS7960驱动电机将物品投放出去,从而实现低空运输的功能。     

基于无线传感器网络的飞行器测控通信系统测量方案设计

针对目前航天飞行器测控通信系统测量参数种类和数量不断增加,系统可靠性要求越来越高,同时系统重量及设备体积约束日益严格的问题,提出了采用基于无线传感器网络的飞行器测量方案,方案重点从节点配置、时间同步、网络拓扑及能源供应等方面进行阐述和分析,最后给出了应解决的关键技术攻关方向。     

基于自抗扰技术的四旋翼飞行器视觉伺服控制器设计

基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器视觉伺服控制器克服了惯性传感器无法获取位置信息的缺点,提高了飞行器的灵活性,能够胜任更复杂的任务;文章主要针对基于四旋翼无人飞行器的视觉伺服控制技术问题展开相关研究;选用基于HSV颜色空间的颜色特征提取的方法实现目标跟踪,再通过三角形法则确定飞行器与目标在世界坐标下的相对位置,最后引入自抗扰控制技术设计了水平位置控制器与姿态控制器;通过实验结果分析,文章设计的飞行器视觉伺服控制器可以准确地跟踪目标并实施高精度定位,并且控制系统鲁棒性强,跟踪误差小,能够有效地完成视觉伺服控制任务。     

四旋翼飞行器的自主巡航控制系统设计

针对四旋翼飞行器为六自由度,四控制量的欠驱动系统,将四旋翼飞行控制系统简化为姿态子系统和位置子系统,采用MIMU(微惯性测量组合)及GPS融合的导航方法,采用PID飞行控制策略,实现了利用地面站软件加载数字地图并进行自主巡航。