基于卡尔曼模糊自适应PID的激光雷达斩光频率控制方法

为提高激光雷达回波信号斩光高度的稳定性,针对臭氧探测激光雷达系统后继光路中直流无刷电机的高转速高转矩控制系统,提出了模糊自适应PID控制方法.通过模糊推理实现不同状态下PID参数的在线自动整定,并利用卡尔曼滤波减少控制噪声和测量噪声的干扰.基于控制理论,用Matlab软件进行控制算法性能模拟,并用LabVIEW平台实现系统的控制算法.结果表明与普通PID控制方法相比,基于模糊自适应PID控制方法的激光雷达斩光频率阶跃响应调节时间减少33.3%,延迟时间短60%,上升时间短42.1%,斩光盘的频率抖动仅约为0.0492 Hz.模糊自适应PID控制系统稳态误差更小,有更好的适应性、稳健性和抗干扰性.

空间碎片能量转化利用技术

针对目前的空间碎片问题,提出了空间碎片发动机概念,立足于使用捕获到的空间碎片,转化为发动机可用的推进剂。在完成碎片清理目标的同时,获得可持续的动力来源,延长清理器的工作寿命。针对空间碎片制粉的方法进行了研究,提出了使用球磨仪对金属样本进行研磨。使用转刀式粉碎机对非金属材料进行粉碎。通过实验发现,多数粉末粒径达到微米量级。针对空间碎片粉末推进方式进行了研究,提出了使用静电加速推进方式对粉末进行加速。空间碎片发动机虽然起源于空间碎片清理任务,但是可持续的推进剂供应,也将为小行星探测等任务提供更好的思路。

视觉导航在扑翼飞行器避障中的应用

视觉传感器本身具有独立性、准确性和可靠性等优点,使得它在无人机视觉导航的应用领域中具有独特的作用,但是传统的视觉导航设备质量过大,无法应用在扑翼飞行器上。针对此问题,本项目利用FPGA芯片设计基于Census变换的局部立体匹配算法的立体视觉模块,该模块质量轻,并且能够进行图像的实时处理,满足避障场景的实时性要求。通过扑翼飞行器实际的飞行实验结果表明,本项目设计的视觉导航模块可以为无人机的自主避障飞行提供技术支持和决策依据。

航天器姿态机动的敏捷性评估

利用最优控制提高传统卫星的敏捷性收益巨大,但风险并存,为了量化敏捷性的改善程度,评估不同航天器的敏捷性,该文提出了一种评估方法。首先,对航天器传统机动和时间最优机动进行了分析。其次,以姿态机动的时间为中间量,构建了近似角加速度包络和等效敏捷包络。然后,引入了敏捷因子和敏捷性曲线的概念,对姿态机动的敏捷性进行定量评估。最后,给出了仿真算例验证方法的可靠性。仿真结果与前人的研究相印证,准确地预估了航天器的平均机动时间。结果表明:该方法可以定量地评估航天器的敏捷性,广泛适合于有角速度、角加速度等各种约束的情况。

交叉双旋翼构型无人直升机在应急领域的应用分析

近年来,我国突发性灾害事件频发,严重威胁了人民的生命和财产安全,我国应急管理体系中迫切需要一款在应急救援、高层灭火、森林消防和高原稀薄大气环境救援等复杂情形下执行任务的低成本、高效能的应急装备,无人机便是其中之一。经过了几十年的发展历程,无人机技术上已相当成熟,具有成本低、易操纵、机动灵活等优点,通过搭载光电吊舱、喊话器、灭火弹等不同模块。