基于四元数解算和模糊PID控制的四轴旋翼机

针对四轴旋翼机在运动过程中不能较好地保持稳定飞行姿态的问题,系统采用四元数算法对测量磁力传感器造成的常值漂移误差进行校正,采用模糊PID控制算法来调整系统运动姿态,运用Matlab Simulink对Fuzzy PID控制算法进行仿真。实验结果表明,四轴旋翼机控制系统的超调量为6.0%<20%,稳态误差为0.01,具有较好的抗干扰性。在实际飞行测试中,地面站接收的数据显示模糊PID控制具有较好的控制性能。

基于四旋翼机的全景视频监控系统软件实现

利用海康威视网络摄像机SDK开发包,以微软VC2010-MFC框架为软件的基础架构,配合Open CV图像处理库中的拼接类,设计基于四旋翼机的全景视频监控系统软件。该软件可在局域网下进行视频监控,在监控的过程中可采集视频图像和照片并实时传输回地面端,对采集的图像进行实时拼接处理,实现全景视频监控。

四旋翼机悬停尾部角度精确控制方法研究与仿真

提出基于数字PID控制和T引导模型的四旋翼机悬停角度控制方法,采用数字PID控制算法采集控制样本,按照经验及时调控四旋翼机悬停尾部角度控制参数,通过BPNIAC下的四旋翼机引导模型,依据角度不断调整四旋翼机速度标称剩余航程的预测值,获取四旋翼机在悬停状态下尾部的最佳俯仰角和偏航角,实现四旋翼机悬停尾部精确角度控制。实验结果表明,该种方法对四旋翼机尾部俯仰角和偏航角的控制效果好,稳态误差小,上升时间短,满足了四旋翼机尾部角度控制需求,具有较强的鲁棒性。

H_∞整形法在巡检用无人机控制器中的应用

四翼机应用于无人机电路巡检领域可降低成本、提高效率,但作为多输入多输出欠驱动控制对象,因其极易受气象环境影响,具有多变量、多耦合、非线性等特性,实现稳定性控制是目前面临主要困难之一。选择鲁棒控制器控制无人机姿态变化,是一种较为直观的方法,通过观测控制对象伯德图,对控制对象进行超前或滞后补偿,并不断调整补偿器设计,修正伯德图和各输出曲线,并将仿真结果结合实际硬件进行测试对比,从而达到H_∞回路整形法设计控制器的目的。结果表明该方法算法简洁,原理明确,且不必涉及对对象过分数学化的问题。

倾转四旋翼机过渡状态飞行控制律设计

针对倾转四旋翼机过渡状态飞行控制律进行了设计研究。首先,结合滑模理论与干扰观测器设计了倾转四旋翼机倾转过渡走廊动态飞行完整控制律,并利用滑模控制方法的鲁棒性完成了全机气动干扰估计,在时域仿真环境中模拟精确气动干扰效应。然后,以倾转角作为旋翼控制器和固定翼控制器的权重因子进行操纵分配,完成了线性及正弦倾转角曲线变化下过渡模式的定高飞行控制,并将两种曲线下飞行器过渡模式状态量进行比对。最后,开展了仿真验证。结果表明,所设计的控制器动态性能良好,响应速度快,鲁棒性强,能保证倾转四旋翼机在过渡状态下保持良好的高度稳定性。

浅谈无人机在消防灭火救援工作中的应用趋势

为探索各类无人机在消防灭火救援工作中的具体应用,本文首先调查分析了消防救援队伍中无人机应用现状,对存在的主要问题开展了无人机续航时间、作业距离、负载能力和飞行速度等测试,然后对各类无人机的特性展开比较,继而得出了无人机未来在消防领域的发展方向,特别提出尚未投入消防救援应用的复合翼无人机及倾转旋翼机的应用前景。最后,结合消防灭火救援实际,给出倾转旋翼机、复合翼无人机、系留无人机、多旋翼小型机、四旋翼轻型机等机型分别适用的不同工作场景。

倾转四旋翼机气动特性分析及参数影响研究

采用机身/机翼/尾翼贴体网格与旋翼动量源相结合的CFD方法,开展了某倾转四旋翼机气动布局参数对气动特性的影响分析研究。首先,建立了一套适用于倾转四旋翼机全机干扰流场模拟的数值方法。然后,基于所建立方法开展了不同部件干扰情况下旋翼气动特性分析。最后,分析了前飞速度、旋翼旋向组合、旋翼横向距离对旋翼与机翼气动特性的影响规律。结果表明:后旋翼气动特性受全机干扰的影响较大,后旋翼拉力相对于孤立旋翼减小了41%。随着前飞速度的增加,前旋翼和机翼对后旋翼的气动干扰增强。从机头前方正视,机翼的左旋翼右旋和机翼的右旋翼左旋,有利于改善全机气动性能。前后旋翼的横向距离增大会提高后机翼和后旋翼的气动性能,横向距离为0.5 m时,后旋翼拉力比0 m时增大47%。

An adaptive backstepping sliding mode method for flight attitude of quadrotor UAVs

To overcome nonlinear and 6-DOF(degrees of freedom)under-actuated problems for the attitude and position of quadrotor UAVs,an adaptive backstepping sliding mode method for flight attitude of quadrotor UAVs is proposed,in which an adaptive law is designed to online estimate the parameter variations and the upper bound of external disturbances and the assessments is utilized to compensate the backstepping sliding mode control.In addition,the tracking error of the design method is shown to asymptotically converge to zero by using Lyapunov theory.Finally,based on the numerical simulation of quadrotor UAVs using the setting parameters,the results show that the proposed control approach can stabilize the attitude and has hover flight capabilities under the parameter perturbations and external disturbances.

Modeling and simulation of quadrotor UAV based on Simscape

In order to speed up and simplify the design of the quadrotor unmanned aerial vehicle(UAV)and carry out experimental simulation and verification of relevant control algorithms,this paper analyzed the system dynamics model of the mechanical structure and flight principle of the quadrotor aircraft,and used the Newton-Euler method to derive the non-linear dynamic equations.Aiming at improving the modeling accuracy and system integrity of the quadrotor,the physical system modeling was combined with the CAD software and the Matlab/Simscape toolbox.The three-dimensional quadrotor solid model built by CAD software was imported into the Simscape simulation platform to construct the body and power system model of the quadrotor.Based on this,the control algorithm designed by Simulink was added to the simulation platform to facilitate the experiment verification and parameter tuning.The simulation results show that the designed aircraft can achieve hover and tracking well and meet the control performance requirements of the system.

自动航行飞行器设计

本文根据目前市场上四轴飞行器以遥控为主,还没有实现智能化的现状,研究了四轴飞行器的控制要点,在无人机控制启发下,将自动定位导航技术应用到四轴飞行器中,采用多传感器融合技术解决了四轴飞行器定位不精确的问题,实现飞行器自动避障和小范围的预定轨线和变轨飞行功能。