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2mm微马达的微型直升机设计与研制

介绍了一种微型直升机的设计与研制过程。该直升机主要由两个直径仅2mm的电磁型微马达组成 ,整体结构设计简单 ,将微马达作为机身的一个组成部分 ,分别驱动两个微型旋翼产生升力 。

微型无人直升机姿态测量系统设计与实现

为补偿载体运动加速度对基于加速度计和磁传感器的低成本姿态测量系统造成的影响,将GPS速度差分得到的运动加速度信号引入到比力矢量观测方程.通过构建线性虚拟观测方程,将带观测滞后的非线性系统滤波问题转换成带时间相关测量噪声与状态相关噪声的线性系统滤波问题,同时给出了相应的线性Kalman滤波算法并将该算法应用于微型无人直升机的姿态测量系统.实验结果表明,该姿态测量系统可有效减小运动加速度的影响,显著提高机动环境下无人直升机飞行姿态的测量精度.

一种微型无人直升机旋翼操纵机构

微型无人直升机的体积小 ,载重量轻 ,其旋翼操纵机构在原理上与传统的有人直升机和无人直升机有一定的不同。本文论述了一种利用惯性力的作用和材料的弹性性能 ,达到对旋翼的操纵目的的微型无人驾驶直升机旋翼操纵机构。该机构对电机驱动力矩的变化反应灵敏 ,能够满足控制微型无人直升机各种飞行模态的需要 ,同时具有结构简单 ,重量轻巧 ,体积小 。

微型直升机动力学建模的研究现状

从模型修改、结构分析、神经网络及系统辨识几个方面介绍了微型直升机动力学建模的研究现状,并对几种不同的建模方法进行了比较。然后,指出了系统辨识方法中存在的问题。通过讨论和比较,为微型直升机的不同建模目标提供了可供借鉴的建模方法。

快速模型预测控制用于微型直升机航迹跟踪

为实现微型共轴无人直升机(MCUH)的航迹跟踪,考虑系统的状态和输入约束,利用非线性模型预测控制(NMPC)技术设计一种快速在线的控制器。首先,简化MCUH的非线性模型,利用系统的微分平坦特性生成满足直升机动力学的可行航迹,沿着该航迹对系统进行线性化,得到近似直升机非线性动力学的线性时变(LTV)模型。然后,将传统输出航迹跟踪NMPC问题转化为LTV-MPC优化问题,降低问题的复杂度,为确保航迹跟踪误差系统的指数渐近稳定,分别设计终端域和终端罚值。最后,通过数值仿真,验证快速在线NMPC策略的可行性。结果表明:设计的预测控制器误差控制精度高、求解速度快,可实现对有约束的时变航迹的跟踪。

微型无人直升机飞控系统的设计及其半实物仿真

介绍一种以DSP和CPLD作为硬件核心的微型无人直升机飞行控制系统,包括系统传感器数据采集电路、串口扩展电路、舵机控制电路、电源电路等硬件功能模块的设计和实现。在此基础上辅以传感器信息融合、姿态解算、飞行控制算法等系统软件。最后构建一个半实物仿真系统,仿真结果表明该飞控系统的可行性。

微型无人直升机技术研究现状与展望

本文介绍了微型无人直升机的系统结构,并以四种典型的微型无直升机系统为例,对比和分析了微型无人直升机系统的具体实现,从机载闭环控制算法和人机交互两个方面阐述微型无人直升机技术的研究现状。在此基础之上,提出了微型无人直升机研究中亟待解决的问题,最后从信息控制角度,就微型无人直升机系统技术进一步发展中应当着重开展研究的四个前沿性技术提出了具体建议。

微型直升机旋翼转速控制系统设计

基于Cortex-M3处理器的旋翼转速控制系统,由STM32F103RB处理器及IR2302半桥驱动器组成,系统通过前馈及模糊控制,增强旋翼转速控制的响应速度及稳定性。

特征速率方法用于微型共轴直升机姿态控制

微型共轴直升机因对控制输入和外在扰动较敏感,且本身具有较高的动态脉宽,使得其难于控制。提出一种基于特征速率配置(characteristic ratio assignment,CRA)的多项式设计方案来控制直升机的姿态回路。因CRA综合考虑时域稳态指标、系统鲁棒性以及广义时间常量来配置系统特征多项式,从而设计控制器。针对CRA设计控制器阶次的不明确,提出依据CRA设计满足一定性能指标的定阶次的类PID控制器。仿真分析证实了提出的控制方法简单可行。

微型直升机的研制与发展

本文从微型飞行器的定义开始,介绍了微型飞行器的主要用途,微型直升机的优点以及研制的难点。其难点主要有三个:低雷诺数空气动力学、微型制造技术和动力与控制系统。最后介绍了双桨共轴式和4旋翼正方形两种微型直升机的研制与试验情况。试验表明,利用目前的技术能够研制出实用的微型直升机,不过还需进行大量的工作以提高微型直升机的性能。

微型四旋翼直升机控制系统设计

微型四旋翼直升机是由4个电机作为动力装置,通过调节电机转速来实现飞行的无人机系统.首先,文章在滑流理论的基础上介绍了微型四旋翼直升机飞行原理;其次,提出微型四旋翼直升机的飞行控制系统整体架构;第三,讨论了内环姿态控制规律,并通过simu link对所建立的俯仰通道进行仿真,仿真结果表明,设计的控制规律有良好的实时跟踪控制效果;最后,进行了飞行控制系统的硬件设计,搭建了飞行平台,利用飞行平台进行了室内飞行试验,记录的实验数据进一步验证了该控制器具有良好的实时控制性能.

位置和速度受限的微型无人直升机轨迹跟踪控制器

针对微型无人直升机在狭窄空间中的轨迹跟踪问题,设计了一种可以限制直升机位置和速度的跟踪控制器.首先将直升机的模型简化为一个未建模的动态模型.基于简化模型利用受限反步法设计控制器,其中在位置控制回路用障碍李雅普诺夫函数代替传统的纯二次型李雅普诺夫函数,以此来限制直升机的位置和速度;用指令滤波器对反步过程中虚拟控制的导数进行估计,避免了复杂的解析计算.此外,将未建模动态和指令滤波器误差合并成有界扰动项,并设计了自适应算法对扰动的上界进行估计和补偿.稳定性分析证明了直升机的闭环跟踪误差最终一致有界,且位置和速度始终位于预设的限制集合中.仿真结果验证了该控制器的有效性.

微型直升机自主飞行辅助视觉系统研究

为了实现微型直升机自主飞行,论文设计了实时的计算机视觉系统。该系统包括机载上的硬件设备和软件算法,能够实现目标识别、特征点提取和位置估计。文中设计了特定图标,并主要依据颜色来进行快速识别。此外,通过检测4个共面的图像特征点,能够在单目单帧的基础上计算出直升机相对于特定目标的三维位置信息。视觉系统任务由位于机载上的IntelSitsang板来执行。由于受到板子运算能力的限制,每秒钟可以处理5帧160×120的彩色图像。飞行实验结果表明,该视觉系统的目标识别率高达93%,角点计算偏差小于3个像素,同时自身定位的三维位置坐标平均偏差为8cm、13cm和6cm。因此,该视觉系统通过精确自身定位,能够很好的辅助微型直升机完成自主悬停、起飞和降落等飞行任务。

微型旋翼直升机非对称变距系统的力学分析

通过应用有限元的方法对非对称变距操纵机构的弹性连杆进行力学分析,并利用ANSYS软件进行了变形仿真,得出弹性连杆的载荷和变形的关系,最后与材料力学的计算结果作了比较.

微型无人直升机的发展及应用

本文针对微型无人直升机,综述了微型无人直升机的国内外研究现状,并提出了发展微型直升机亟待解决的几类技术问题,最后展望了微型直升机在未来的应用场景,对国内微型无人直升机的研究和发展起到了一定的参考和启示作用。点评人:严峰,男,中国直升机设计研究所研究员,研究方向:无人直升机飞行控制。

微型无人直升机技术研究现状与发展

随着现代化科技的不断发展,微型无人直升机的研究与发展得到了社会各界的广泛关注,在实际中的作用也逐渐凸显出来.微型无人直升机技术是全球最有研究价值的课题,一些发达国家的技术已日趋成熟,结合该技术的发展现状,对微型无人直升机的系统结构进行深入的研究与探讨,分析解决现存问题,为进一步发展微型无人直升机技术,发展壮大我国的无人机技术.并通过对微型无人直升机技术的研究与应用,将这一颇富挑战性的命题,进行新一轮延伸,使其得到更广阔的利用空间.

C8051单片机在微型直升机控制中的应用

本文介绍了采用单片机对微型直升机进行控制的方法。本文涉及的微型直升机采用独特的控制方式,其核心就是通过对电动机转速进行控制,来达到对微型直升机桨距角的控制,进而实现对微型直升机的控制。本文采用PWM方式来对电机进行控制,因此,产生PWM波是本文研究的重点。鉴于C8051FXXX系列单片机的优越性能,本文选用C8051F021单片机。

海空小精灵 Fa-330微型侦察直升机简史

在大西洋之战中，德国潜艇部队一直受到空中侦察力量不足的困扰。德国海军没有专门的航空兵，经过反复交涉后，德国空军才同意派出Fw-200海上巡逻机与潜艇配合作战，但Fw-200数最有限且必须集中使用，难以满足“狼群”的需要。

微型无人直升机的应用现状及发展趋势探析

微型无人直升机具有外形尺寸小、重量轻、易于操作、便于携带、隐蔽性好等特点,适于执行单兵侦察监视、特种作战、通信中继、高危区域探测识别、群体投放等任务。本文对国内外微型无人直升机的发展现状进行研究,提出未来发展微型无人直升机亟待解决的部件微小型化及系统集成技术、低雷诺数空气动力分析、微小型动力装置和能源技术、飞行控制与自主导航技术、光电传感与图像传输技术等关键技术,并对未来微型无人直升机在军民用领域发展和应用前景进行了展望。