基于小型多旋翼无人飞行器的新型消防救援作战体系研究

从小型多旋翼无人飞行器进入消防部队装备序列的服役现状出发,对其在灭火和抢险救援工作中的装备建设思路进行了阐述,并提出了一种新型消防救援作战体系,加强人员、车辆和模块化多旋翼的联用,以期能为实战提供帮助。

无人驾驶跨介质飞行器旋翼高精度步进控制装置设计与实现

旋翼步进控制装置是无人驾驶跨介质飞行器的重要组成部分,对于精准执行飞行任务具有重要意义。整个高精度步进控制装置由运行传感、步进电机、步进驱动、控制执行4个部分组成,运行传感芯片用来采集飞行器旋翼的运行与环境参数,通过步进电机和驱动元件的配合工作,生成步进脉冲信号。控制执行芯片用来生成控制指令,根据跨介质飞行器旋翼的工作特征确定控制参数,实现步进控制功能。通过飞行实验得出结论,与传统步进控制装置相比,优化设计装置的步进脉冲频率控制误差降低了0.275次/s,通过控制装置的应用飞行器旋翼的转角与速度更接近控制任务。

一种小型无人倾转旋翼飞行器的布局设计

设计了起飞重量7 kg的倾转旋翼无人机总体,确定了外形与动力参数和内部结构。在已经计算出来的参数基础上进行三维建模设计。

小型四旋翼飞行器动力学模型优化

重心偏移情况下以升力作为输入控制量建立的小型四旋翼飞行器动力学模型结构复杂、控制通道耦合,必须通过更换模型参数适应重心变化来保证姿态稳定。研究了重心偏移对小型四旋翼飞行器飞行姿态的影响,提出一种适用于重心偏移情况的小型四旋翼飞行器动力学模型建立方法,以转矩作为输入控制量,实现了模型中各通道的解耦,模型结构简单,便于仿真验证和控制。对比分析了以升力作为输入控制量和以转矩作为输入控制量所建立的两种模型,并设计相应的PID控制器对系统响应特性进行仿真分析,结果表明,此优化方案在重心偏移情况下,可直接调整输入量适应重心变化保证姿态稳定,对偏移量的补偿更佳准确有效,更具优越性和适用性。

小型四旋翼无人机飞行控制系统设计与实现

为进一步深入研究和开发小型四旋翼无人机搭建飞行控制实验系统,从硬件设计、软件开发和系统调试与飞行试验3个方面对搭建的小型四旋翼无人机飞行控制系统进行较为详细地阐述。飞行试验表明:所设计的飞行控制系统初步实现了对机体姿态的有效控制,为进一步研究自主飞行奠定了基础。

极地科考小型无人飞行器

针对小型无人飞行器在极地科考中的抗风扰动问题,通过神经网络改进卡尔曼滤波算法,提高小型无人飞行器对环境的适应性.基于小型无人飞行器自身状态信息与误差信息,在线调整系统的量测噪声和估计参数,提高信息融合精度;利用矢量域方法构建轨迹跟踪控制算法,基于目标航迹在线调整航向,提高小型无人飞行器在顺风、逆风、转弯的飞行品质和压航线精度.经过大量的仿真试验、实际飞行试验验证了方法的有效性,改进的卡尔曼滤波算法可以提供长时高精度信息,小型无人飞行器可以在野外6级风源扰动的情况下,实现稳定飞行,平均误差不超过10m.小型无人飞行器在南极实地科考中得到成功应用.

小型四旋翼飞行器新型非线性PID姿态控制器设计

针对小型四旋翼飞行器姿态控制问题,设计了一种新型非线性PID姿态控制器。针对传统PID的不足,通过引入两个跟踪微分器以及误差反馈的非线性组合构成非线性PID,并结合简化的小型四旋翼飞行器数学模型,提出了一种基于新型非线性PID姿态控制方法。仿真结果表明,所设计的控制器具有较强的鲁棒性、抗干扰性以及良好的滤波性能,系统具有良好的动态和稳态性能。由于保留了传统PID优点,设计简单,对实际工程具有较大的指导价值。

一种小型旋翼无人机平台的设计及飞行验证

研究了具有航拍和图像识别功能的旋翼无人机平台设计及工程实现方法。从直升机总体设计的理论出发,介绍了该旋翼无人机平台的设计及试飞验证过程。提出了总体方案及总体布局。在现有模型直升机的基础上,进行了旋翼与整机的匹配、球形云台的设计、动力系统的选择,及各种传感器的集成等方面的设计,并最终经过外场试飞实验验证设计的可行性。为进一步研究小型无人直升机提供了参考。

油气田环境巡视小型无人飞行器航姿控制系统

针对小型无人飞行器在油气田现场采集信息时的高精度控制问题,提出一个自适应卡尔曼滤波算法来获得高精度姿态信息,并采用优化模糊控制方法构建航向控制算法.基于航向误差在线调整飞控参数,为远程控制中心提供精确的油气田现场信息来提高决策效率.最后,通过一系列的仿真和实际飞行试验验证了该方法的有效性.

基于GA-Vague-PID的小型四旋翼飞行器姿态控制方法

针对小型四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出了基于GA-Vague-PID的姿态控制方法。建立了小型四旋翼飞行器数学模型,引入遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和Vague技术,通过GA对模糊控制规则离线优化,利用基于Vague集相似度量推理在线调节PID参数,进而提出GA-Vague-PID控制方法并运用于小型四旋翼飞行器姿态控制。仿真结果表明,该控制方法在控制性能和适应能力上都优于传统PID。

超小型旋翼飞行器超视距遥控系统若干技术的探讨

本文对超小型旋翼飞行器的超视距遥控系统的若干技术进行了探讨。该系统除采用遥杆方式对超小型旋翼飞行器进行遥控,还可以实时接收超小型旋翼飞行器的飞行姿态信号,并在PC机上基于DirectX软件进行姿态重构,同时接收视频信号和GPS信号,并在控制界面上实时显示,具有易操作性、实时性好等特点。

某四旋翼无人飞行器的力学仿真分析

旋翼无人飞行器具有垂直起降/着陆、可悬停、机动性好及结构简单等多种优点,无论是在军事领域还是民用领域,都有非常广泛的应用价值。文中采用Abaqus建立了某四旋翼无人飞行器的力学仿真模型。基于所建立的力学仿真模型,分析了该无人飞行器在旋翼升力、风载荷和降落冲击等工况下结构的强度和刚度响应,得到了相应的变形和应力云图。计算结果表明,该旋翼飞行器的结构设计满足总体设计要求。

基于C8051单片机的超小型无人飞行器舵机控制系统

基于C8051F310单片机设计超小型无人飞行器舵机控制系统是一种成本低廉、实现容易的方法。文中介绍了舵机控制系统的实现原理并给出了该系统具体的软硬件设计,系统在飞行器多次试飞后,证明是实用的。

一种新型无人机小型化飞行器管理计算机的设计实现

无人机的诸多优势,使得其无论是在军事领域还是在民用领域在未来都有着广泛应用前景。与生俱来的技术特点,也要求无人机机载设备要适应无人机环境应用要求。飞行器管理计算机是新型无人机的飞行安全和执行任务的核心设备。飞行器管理计算机为了更好的适应无人机环境要求,达到小型化的目的,本文从系统架构、结构设计、软硬件配置等方面,介绍说明如何解决小型化的关键技术和方法。

面向小型四旋翼无人机的BPPID-LADRC串级抗扰控制器

针对常规PID控制器抗干扰能力差的问题,设计了一种面向小型四旋翼无人机的多通道抗扰BPPID-LADRC串级抗扰控制器。该控制器中,外环位置回路的高度控制器和内环回路的姿态角控制器依据线性自抗扰控制理论(LADRC)设计,而外环位置回路的水平通道控制器则采用BPPID控制器。Simulink仿真表明,在高度通道、俯仰角通道、滚转角通道以及偏航角通道存在加强干扰条件下,所设计面向小型四旋翼无人机的BPPID-LADRC串级控制器相较于传统PID控制器控制效果更加出色,符合工程实际需求。

四旋翼无人飞行器驱动系统设计与性能测试

针对动四旋翼无人飞行器的高动态、高效率驱动问题,对四旋翼无人飞行器驱动系统的硬件设计、动态模型、能量效率等方面进行了研究,提出了一种基于ATmega88微控制器及I2C总线技术的多旋翼飞行器驱动系统,利用升力测试平台对驱动系统的动态性能与能量效率进行了测试,通过系统辨识实验建立了PWM-旋翼升力动态模型,并分析了供电电压对模型参数和系统效率的影响。实验结果表明,该驱动系统带宽大于10 rad/s,且在每个旋翼300克升力输出时效率高达9 g/W,完全满足四旋翼无人飞行器的设计需要。

水空两栖飞行器设计,纵横天海

这辆自主水空两栖客运飞行器结合了下一代无人机技术、航空旋翼机研究和潜水艇设计,能够提供独特的乘客旅行体验。飞行器的两栖能力打破了传统客运旅行的界限,可以在云端自由翱翔,也可以在水下优雅滑行。这种3座空对海飞行器由双级后置混合动力喷气发动机和稳定的风扇叶片外壳提供动力,通过前旋翼以及位于飞行器顶部和底部的精密喷气孔阵列提供升力,喷气孔阵列还可以在潜水器运行期间起到稳定和调节进水量的作用。

柔性翼小型无人飞行器试验样机研究

通过对柔性翼小型无人飞行器试验样机的研制试飞和相关气动分析与试验,研究了解决柔性翼小型无人飞行器的气动性能、飞行性能和操纵稳定性的思路和方法。试验样机试飞与相关风洞试验结果表明,可折叠柔性翼小型无人飞行器飞行稳定,操纵反应适当,具有广阔的应用前景。

一种旋翼飞行器飞行自动评分系统设计

近年以来,无人机被广泛应用于军用和民用领域,如农业、地理测绘、航拍摄影、电力巡检以及军事侦察等。其中,多旋翼无人机因其结构构造简单,比较容易操控等优点深受大众喜爱,尤其是消费级无人机的大规模普及,集航拍摄影于一身的小型旋翼无人机更是走进千家万户。随着旋翼飞行器行业的蓬勃发展,掌握无人旋翼飞行器驾驶技术的人才需求量与日俱增,飞行人才的需求缺口依然很大,如何方便快捷地对无人旋翼飞行器驾驶员的飞行技能进行自动评价是一个重要课题。

模拟超小型旋翼飞行器视觉跟踪的实验平台

在进行超小型旋翼飞行器视觉跟踪实验过程中,由于天气等诸多不利因素,实验比较难,严重限制了进行相关技术的调试,为此开发了一辆方便高效的地面实验平台。利用铝合金的导轨、一辆四轮小车以及支架来组成超小型旋翼飞行器的机身。由力矩较大的伺服马达、钢丝绳以及驱动轮来组成飞行器的动力系统。另外,飞行器的控制系统由两部分组成:其一是在Visual C++ 6.0开发环境下编写的一个上位机控制系统;其二是以AT89C51为主控芯片设计了一个下位机控制系统。两个控制部分的目的都是为了实现对模拟飞行系统运动状态的控制。通过实验证明,该实验平台大大降低了所要进行实验时各方面因素的限制,方便了研究人员,缩短了研究周期。该实验平台同时也比较适合于进行其他超小型旋翼飞行器机载研究的初级阶段实验。