MUH姿态增稳控制系统设计与实现

为使微小型无人直升机(MUH)可以在各种地理环境及天气状况下平稳飞行,设计实现一个低成本的姿态增稳控制系统。其中,姿态获取模块通过基于滤波切换的重力场互补滤波估计算法得到高精度的姿态反馈,增稳控制模块采用多回路串级模糊PI控制,利用角速率内环提高系统的稳定性。实验结果表明,该系统具有良好的增稳控制效果,且成本低廉,便于应用推广。

基于视觉信息的微型无人直升机位姿估计

采用基于视觉信息的姿态估计方法对微小型无人直升机位姿估计进行了研究.在分析视觉信息与直升机运动关系的基础上,可以看出,稳定解算航拍图像序列之间的单应矩阵是整个方法的关键.而解算单应矩阵需得到序列图像之间的特征匹配点.为了获得稳定的、抗噪性强的同平面特征匹配点,方法采用了基于尺度不变特征变换(SIFT)算法和基于随机抽样一致性(RANSAC)算法的匹配策略.在一套真实的微型无人直升机系统上的实验证明,通过该方法得到的位姿信息可以达到无人直升机自主飞行所需的精度要求.

基于分层粒子滤波的地标检测与跟踪

针对直升机运动平台获得的地标图像序列高噪声且帧间位移大等难点,提出一种改进的局部二值模式向量,利用集成学习算法训练分类器区分地标模式和背景模式.采用分层粒子滤波算法有效地结合纹理和颜色2种特征,将地标检测与跟踪有机地融为一体.该算法首先选择似然值均值作为观测值,并利用均值漂移算法将粒子移到高似然值区域,然后选择颜色直方图作为观测,逐步将粒子移向高权重区域,最后通过聚类算法估计地标数目与位置.实验验证了该算法的有效性和鲁棒性.

超小型无人驾驶直升机研究现状

超小型无人驾驶直升机是近期研究的热点。它具有体积较小、灵活性好等特点,使其能应用于各类军事或准军事用途。世界各国均开展了此类型飞行器的研究工作。本文详细介绍了超小型无人驾驶直升机的研究现状,为进一步研究超小型无人直升机提供了参考。

微小型无人直升机协调转弯的控制和实现

针对微小型无人直升机（ MUH）协调转弯的问题,提出了控制策略和实施方案。首先在MUH数学模型的基础上,建立了MUH的状态方程,灰箱辨识得到其参数；然后分析了协调转弯的工作原理,并以无人直升机的军标ADS-33E-PRF作为参考,利用Matlab sisotool工具箱设计了协调转弯控制器,反复调整参数使其满足军标的level1标准；最后基于该对象和设计的控制器,在3~6m/s的风速下,进行了实物飞行实验。实际飞行结果表明：协调转弯控制姿态稳定,速度误差在±0.5 m/s以内,高度保持相对稳定,误差在±1.2 m以内,水平曲线近似一个圆,XY位置误差在8%以内。结果验证了所设计的协调转弯控制器可靠,工程上能实现,具备良好的鲁棒性和动态性能。

基于隐式广义预测算法的无人直升机发动机恒转速控制

小型无人直升机要求按设定转速在各种功率状态下保持输出轴转速恒定。基于受控自回归积分滑动平均值模型的隐式广义预测控制和总距前馈补偿相结合的复合控制策略设计恒转速控制器,实现进入恒转速闭环控制模式发动机的恒转速控制。针对实际中的几种典型情况进行仿真,并做地面系留试验。离线仿真和地面系留试验结果表明,所设计的控制器鲁棒性强,能满足小型无人直升机对发动机的跟踪性、抗干扰性要求,保证直升机主旋翼在各种飞行状态下恒速运转以获得最佳的气动效率。

无人直升机动态逆时滞不确定鲁棒最优控制

采用动态逆控制技术来实现无人直升机的大速度范围自主巡航.为了解决对象模型非仿射结构且挥舞状态不可测导致常规精确反馈线性化难以实现的问题,将快动态的挥舞运动近似为拟静态,利用增量式非线性动态逆技术实现无人直升机转动动态的反馈线性化.为了补偿旋翼挥舞拟静态近似带来的模型失真,将主旋翼和稳定杆的等效时间处理为内环广义线性对象的滞后时间.考虑到模型误差和系统干扰,应用不确定时滞依赖H无穷最优控制方法设计内环控制器.仿真和飞行实验表明,采用该控制方法可以有效地实现存在模型不确定性的无人直升机在平飞巡航中的非线性控制,具有很好的姿态跟踪效果.

相位差结合小波包的无人直升机故障诊断

针对低成本的微小型无人直升机(MUH)传感器性能不稳定,容易出现故障的缺陷,提出了一种基于相位差和小波包分析相结合的故障诊断方法。根据MUH传感器输出信号的特点,建立了基于相位差的故障诊断模型,利用相关分析法估计相位差进行故障检测,采用小波阈值法对采样信号进行预处理,以提高相位差的估计精度,运用小波包分析进行故障分离。结合实验数据进行仿真,结果表明该方法是一种行之有效的MUH传感器故障诊断方法,已成功应用在某微小型无人直升机的飞行实验中。

基于倾角传感器和角速率陀螺的超小型无人直升机姿态控制器

该文详细介绍了超小型无人驾驶直升机的一种基于水平传感器和角速率陀螺的姿态控制器。由水平仪作为姿态角信号,由角速率陀螺作为姿态变化率信号,以此作为输入信号由单片机输出舵机信号,从而实现超小型无人直升机姿态控制和自主姿态的稳定。

小型无人直升机动力装置活塞发动机的动态效应

本文介绍了二冲程活塞发动机进、排气系统的动态效应的机理,分析了影响动态效应的主要因素并给出了它们之间的关系式,指出了在选择活塞发动机时,必须选装厂家提供的进、排气系统,说明了活塞发动机作为小型无人直升机的动力,其进、排气系统动态效应得到充分利用的原因。

基于LPV动态逆的D稳定H_2/H_∞混合鲁棒控制无人直升机巡航

将无人直升机不可测的旋翼动态视为准稳态构造线性转动动态的参数时变动态逆,引入相位补偿器解决前向通道相位滞后问题.针对动态逆方法对模型不确定性很敏感的问题,应用了H_∞鲁棒控制方法.加入H_2混合控制以改善控制性能,并加入区域稳定方法实现过渡态的控制指标.飞行试验验证了该方法的有效性.

基于DMC的微小型无人直升机航迹跟踪

微小型无人直升机的航迹跟踪需要在克服模型不确定性的同时保持良好的控制精度和动态性能。提出了航迹跟踪的动态矩阵控制(DMC)方法,通过在线优化、反馈校正抑制不确定性的影响。将系统经姿态环和速度环镇定后作为广义对象,设计了DMC控制器,并对DMC参数进行了整定。半实物仿真实验证明,采用DMC方法后,系统具有较好的动态响应,航迹跟踪效果明显改善。

小型无人直升机传动系统设计技术研究

传动系统是无人直升机关键系统之一,直接关系着直升机的飞行安全。本文主要以某小型无人直升机为例,阐述传动系统的原理、布置、及一些关键技术问题的分析与解决,并经地面试车表明该传动系统可满足使用要求。

基于LPV模型逆的无人直升机中低速巡航控制

为了提高无人直升机闭环控制系统的动态带宽,从非线性标称模型中通过动态线性化得到变化参数为前进比的线性参数变化模型,以此构造模型逆控制器。这种控制器综合方法分为姿态和速度共内外两层结构,并且可以有效地实现各级动态指标。通过借用非线性标称模型构建的闭环系统仿真表明:这种控制器综合方法在无人直升机从悬停到低中速前飞的动态范围中有令人满意的控制效果。

四旋翼无人直升机飞行控制技术综述

四旋翼无人直升机因具有良好的性能而成为近十几年来的研究热点,针对四旋翼直升机的飞行控制技术进行了简要综述。首先,通过分析四旋翼无人直升机的飞行控制特性,指出了飞行控制系统设计的要求和难点;然后,总结了四旋翼直升机飞行控制的研究现状,对几种常用控制算法的特点进行了分析;最后,在分析四旋翼无人直升机关键技术的基础上,讨论了四旋翼飞行控制的发展趋势。

低空数码遥感系统的应用现状与发展前景探讨

本文介绍了中测新图公司自主研发集成的超轻型飞机低空数码遥感系统、小型载人直升机低空数码遥感系统和无人机低空数码遥感系统,重点介绍了系统组成、应用情况,分析了三套系统各自特点和适用范围,展望了这三套低空遥感系统的未来发展前景。

基于H_∞回路成形的无人直升机动态逆控制研究

针对微小型无人直升机动力学模型的控制需求,结合H_∞回路成形控制和动态逆控制的特点,分别将动态逆算法应用到角速率控制回路和姿态角控制回路,同时应用H_∞回路成形控制方法对姿控模型进行成形,建立3通道控制器,并与经典PID控制效果进行了仿真对比。仿真结果表明,基于H_∞回路成形的动态逆控制在控制效果及抗扰能力上优于经典PID控制律。在此基础上,采用AF25B微小型无人直升机飞行验证平台对算法进行了初步飞行验证。