基于模糊-比例积分偏差修正的多旋翼飞行器姿态测算系统

以多旋翼飞行器为平台,结合遥感技术可实现对近地面农田信息进行遥感监测。飞行控制是多旋翼飞行器的核心,它主要负责实时收集传感器测量数据,解算飞行姿态,通过控制算法控制电机运转。因此,准确实时获取姿态信息是实现多旋翼飞行器的飞行控制基础,该文提出了基于模糊-比例积分(fuzzy-proportion integration,Fuzzy-PI)偏差修正的多旋翼飞行姿态测算系统。该系统由加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘和STM32F103微处理器组成。采用四元数坐标转换,将测算系统中各传感器测量的姿态偏差代入模糊-比例积分偏差修正解算方法得到多旋翼飞行器的姿态,通过串口显示测算结果,并在SGT320E型3轴多功能转台上对测算的姿态进行验证。试验结果表明该文提出姿态测算系统解算时间达450次/s,静态测量时横滚角和俯仰角平均误差为1.213°和1.072°,长时间静态测量并未产生漂移,为多旋翼飞行器准确控制姿态奠定基础。当转台以频率为0.1 Hz,幅度为30°的正弦波方式运动时,测算系统测量精度能达到1°。试验结果表明在该文提出的多传感器姿态测算硬件系统中,模糊-比例积分偏差修正的多传感器信息融合方法能动态修正传感器间的偏差,满足快速准确跟踪运动姿态的要求。该成果为多旋翼飞行器的姿态控制提供参考。

农田信息采集用多旋翼无人机姿态稳定控制系统设计与试验

农田信息快速采集是精准农业的基础。为快速、高效、准确、节能获取农田信息,该文搭建了多旋翼无人机平台,设计了以STM32F407为主控制器的多旋翼飞行控制系统。采用了比例积分微分(proportion,integration,differentiation,PID)双闭环控制策略,外环为角度反馈,内环为角速度反馈。通过工程凑试法得到合适的PID控制参数。运用专家控制策略改进上述控制方法,使控制参数适应无人机姿态变化。对所设计的无人机控制系统进行抗干扰和阶跃响应试验。系统在受到30?横滚与俯仰角干扰后,其对应恢复平衡时间均在3.4 s内,航向角30?干扰后恢复时间在4 s内。系统横滚与俯仰角阶跃响应调节时间在1~2 s内,航向角在3.4 s内。试验结果表明:双闭环PID控制策略实现多旋翼无人机姿态稳定控制,专家控制策略增强无人机的抗干扰能力。在室外农田环境中,无人机能根据指令在1~2 s内快速调整姿态。当姿态受风影响发生倾斜时,陀螺仪测量角速度大于3(?)/s,采用的控制策略能迅速调整电机转速,保持无人机姿态稳定平衡。试验证明该控制系统稳定可控且具有较强抗干扰性,满足多旋翼无人机低空采集农田信息的要求。

基于目视遥控的无人机直线飞行与航线作业试验

为了得到在无导航目视遥控模式下农用无人机的直线飞行特性、检验农田作业航线的人为即时规划情况和评价实际作业质量及效果,设计了基于GPS的坐标采集无线传输系统,以水稻田边界直线为参照,通过目视和经验遥控无人机分别进行循直线飞行试验和基于作业幅宽的航线规划飞行试验。结果表明目视遥控模式下难以控制无人机沿直线飞行;人为即时规划的航线与理论航线偏离严重;在理想喷雾条件下估算出的作业遗漏率为17.1%,重复作业占8.2%,区域外浪费占0.7%;同时,目视遥控模式下无人机的高度及速度表现出无规律随机性。因此在无导航情况下,仅凭目视和经验遥控无人机难以做到精准作业。以GPS导航为主、能根据田块实际大小智能优化并生成作业航线的自主飞行作业模式是未来农用无人机进行精准作业的发展方向。

我国电动力农业机械发展现状与趋势

电动力农业机械具有结构简洁紧凑、控制灵活、低碳高效、无尾气噪音污染和维护成本低等特点。根据能源发展方向、市场需求和技术条件,在目前国家给予的政策指导和扶植下,采用电动力是农业机械化的发展趋势之一。为此,分析了近几十年来我国农村用电规模、动力电功率情况和主要用电生产机械的情况,并分类论述了我国电动力农业机械的最新技术应用情况;最后,指出了电动力农业机械存在的主要问题和今后发展趋势。

电动水稻插秧机功率分配与参数优化

【目的】研究电动水稻插秧机功率分配和参数优化等关键技术,探索并分析分布式电机驱动水稻插秧机存在的主要问题和发展趋势,为电动水稻插秧机的设计提供依据。【方法】以适合电力驱动的手扶式水稻插秧机为研究对象,通过仿形试验、分插机构试验和牵引试验,得到插秧机各主要工作机构实际功率,并确定各驱动电机的参数。通过牵引试验的载荷和速度分析,进一步优化该类型插秧机蓄电池容量和作业速度等参数,并提出最大连续作业面积节能设计方案。【结果】在试验样机机型下,双行进水轮驱动电机为2×500 W,分插机构驱动电机为300W,仿形机构驱动电机为350W;当采用48V铅酸蓄电池组,在理论额定容量为83.3A.h、行进速度为0.5m/s时,可以获得最大连续作业面积;当采用同电压锂离子蓄电池组,在理论额定容量为100A.h、行进速度为0.5m/s时,可以获得单位蓄电池质量最大连续作业面积。【结论】分布式电机驱动的水稻插秧机具有机械传动机构简化、整体质量轻、低噪音振动和无尾气排放等优点。

农田信息采样方式及飞行器平台设计

针对目前的航空航天遥感平台成本高、采样精度低、实时性不强的特点,提出了带有采集装置的四旋翼飞行器作为采样农田信息的低空平台。总结了农田土壤信息获取的主要方式与特点,指出四旋翼飞行器将是适合高密度、实时性强等特点的农田信息采集新平台。同时讨论了四旋翼飞行器的国内外研究进展,分析了带有采集装置低空平台的结构构成、惯性测量系统,研制了重量为1 200g,续航时间大于20min的低空平台样机,并提出了远地面无线传感器获取、近地面旋翼风作用和直接接触地面采集的3种新采集方式。

LTE综合测试仪计量自动测试系统设计与实现

长期演进(LTE)综合测试仪是LTE通信产品在设计研发认证阶段所需仪器。为了保证综合测试仪性能可靠,需要对仪器进行计量校准。但是计量校准LTE综合测试仪的测试项目复杂,测量工作量大。为了解决该问题,设计与开发LTE综测仪自动计量测试系统软件结构和程序,开发仪器驱动程序,采用操作完成查询机制保证仪器有序完成数据采集,采用报表生成工具在测试结束后生成特定格式的测试报告。测试系统实现了自动测试、采集数据、保存结果功能,提高仪器测量准确度和效率。试验结果表明,自动测试与手动测试结果之间的差值小于测量不确定度,测试结果在合理误差范围内,系统可实现自动计量测试功能。自动测试系统平均耗时约为15min,测试效率比手动测试高。

小学数学教学中乘法教学策略

在素质教育改革进程不断深入的今天,对小学数学教学提出了更高的要求,要求学生在全面掌握数学学科知识的基础上能够对其灵活有效的运用,还强调学生创新能力,逻辑能力以及思维水平不断提升。因此,当前的小学数学教学有必要进一步优化。开展小学数学乘法教学,首先要明确乘法教学的意义,然后也要迎合新课程改革的要求,完善乘法教学模式,增强小学生对于乘法的理解能力,提升学生的实际运算能力。在正式展开教学工作前,教师应该结合小学数学教材实际及小学生的学习特征,针对性的展开乘法教学,融入多元化的教学手段,真正提升乘法教学质量。

浅谈小学数学趣味性教学

小学数学是小学阶段的一门重点学科,它的教学目的和宗旨在于培养学生的数学思维和逻辑推理能力,为学生之后的数学学习打好基础。通过使用创新教学方法来帮助学生理解好数学知识,能够提高教学效果,让学生感受到学习数学知识的意义所在。

新课改下小学数学课堂改革初探

新课程改革以来,课堂教学的研究不断深入,成果颇丰.鉴于此,全国各小学积极调研,努力建设“三自”智慧课堂,实践“轻负高质”的教学目标.本文结合自身数学教学经验,探讨课改背景下小学数学课堂改革的方向,以供参考.

浅谈如何提升小学德育教育的有效性

小学生在成长过程中离不开德育教育,要通过有效的手段培养学生的正确思想和优秀品德,让学生养成良好的行为习惯,提升综合素质。在新时代背景下,要将德育观念渗透到小学教育每个环节中,除了正面教育,还要利用渗透教育潜移默化地展开,并长期坚持下去,帮助小学生塑造良好的人格、正确的三观,提高学生的素质和修养,让小学生健康地成长。