一种多旋翼无人机三轴稳定云台的设计

针对传统无人机稳定云台应用于无人机时重量较大、结构稳定性不佳而难以在低空航拍下获取较高稳定性图像信息的问题,对云台姿态补偿与位移调节的原理进行了阐述,对云台结构材料的选择、主体结构的设计和装配、云台的承载位置和载荷的施加等方面进行了研究,以小巧、易装配及轻量化为目标导向,提出了一种以多旋翼无人机为搭载平台的小型三轴对称稳定云台的设计方案。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对云台模型进行了静力学载荷校核和动力学模态分析,并提取出了相应的仿真数据。研究结果表明:该云台的设计在强度、刚度和减震能力上都具有较好的功能性和可靠性,确保了相机在航拍中对位移振动做出补偿,实现了稳像的功能。

基于改进WOA的自稳定三轴云台设计

由于三轴稳定云台系统具有非线性时变、迟滞严重等特点,传统的比例积分微分(PID)控制算法难以取得较好的控制效果。针对这一问题,提出了一种改进鲸鱼优化算法(WOA),以实现PID控制器参数的自动整定。首先,确定了三轴稳定云台系统的传递函数模型。然后,针对基本WOA求解精度低、容易陷入局部最优的问题,对算法进行改进。通过引入非线性收敛因子提高算法的搜索能力,避免陷入局部最优的情况。引入多样性变异操作,以减小算法出现早熟收敛现象的概率。最后,利用Matlab仿真软件分别对改进WOA优化PID、遗传算法(GA)优化PID和传统PID控制器进行仿真测试。测试结果表明,改进WOA具有更快的迭代速度和更强的全局寻优能力。改进WOA优化PID控制器响应速度快且超调小,能够有效控制三轴云台系统正常、稳定运行。