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。

微小型无人直升机组合导航系统数据融合的研究

文章在考虑微小型无人直升机的特点及对导航定位系统的需求的基础上,对MIMU和GPS进行了合适的选型,设计了以DSP为核心的组合导航定位系统及其系统的数据同步电路;根据MIMU和GPS所提供的位置和速度的误差值,文章建立了闭环反馈控制的间接卡尔曼滤波器的方法进行数据融合;运用MATLAB的DSP数字信号处理工具进行仿真,实验仿真结果表明,文章所采用的组合导航系统较单一导航系统在控制精度和可靠性上有明显提高。

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。

微小型无人直升机建模与姿态控制

建立了微小型无人直升机数学模型,并采用误差预报法进行参数辨识,获得了较高精度的数学模型。应用H_∞回路成形鲁棒控制方法设计了微小型无人直升机姿态控制器,并进行了频域分析,开环控制系统的成型效果良好。在模型浮动20%条件下进行仿真,结果表明控制系统具有较强的鲁棒性。飞行试验获得了良好的控制效果,验证了建模与控制器设计方法的可行性和有效性。

基于单片机的微小型无人直升机姿态控制系统的设计

本文主要介绍了一款微小型无人直升机的整体控制系统，完成了基于单片机技术的姿态控制系统的硬件设计，并且完成了检测信号的模拟输出和舵机控制的试验。

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.

基于STF和小波阈值去噪的无人直升机故障诊断

针对微小型无人直升机传感器工作环境恶劣,易出现性能不稳定并引发故障,且受噪声干扰较大的问题,提出了基于强跟踪滤波器(STF)和小波阈值去噪相结合的故障诊断方法。利用强跟踪滤波理论,将系统的参数扩展为状态变量,构造故障观测器,得到系统状态与参数的联合估计,同时采用小波阈值去噪方法对进入滤波器中的量测信息进行实时去噪处理,提高估计精度,实现了故障的实时诊断。通过微小型无人直升机在悬停飞行状态下的仿真实验,证明了该方法的有效性。

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。

基于LLSSVM的MUH高度信息融合技术的研究

应用基于局部最小二乘支持向量机(LLSSVM)的多传感器融合技术实现了高度信息融合技术的研究。针对无法精确测量的微小型无人直升机(MUH)飞行高度问题,用LLSSVM建立了以数据驱动的黑箱模型,并用该多传感器信息融合模型对高度信息进行预测。将基于LSSVM和LLSSVM模型的仿真结果进行对比,结果表明后者效果明显优于前者,说明基于LLSSVM的信息融合模型更为合理有效,解决了LSSVM模型的预测延迟和误差积累放大的问题。

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。

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。

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。

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.

SVR结合小波变换的SUH传感器故障诊断

针对微小型无人直升机故障多、采样难且精确建模难度大的特点,将回归型支持向量机(SVR)引入到微小型无人直升机机载传感器的故障诊断中,提出了一种将SVR与离散小波变换(DWT)相结合的微小型无人直升机传感器故障检测与分离方法。利用回归型支持向量机(SVR)具有自学习和非线性映射能力强的特点,建立基于SVR的残差生成器并利用残差检测故障。在此基础上,利用小波变换实现对故障的隔离与定位。实验结果表明,将SVR与DWT相结合进行微小型无人直升机机载传感器的故障诊断是行之有效的。

基于CPLD的航姿数据采集器设计

提出了一种针对微小型无人直升机航姿测量系统的航姿数据采集方法,设计了以复杂可编程逻辑器件(CPLD)为核心的航姿数据采集器。该采集器由CPLD和ADC器件组成,通过SPI模块与ADC控制模块来实现对数据的采集,通过数据FIFO和通讯模块完成与航姿计算机的数据交换。

基于DSP的三维测姿系统硬件设计和算法实现

对于微小型无人直升机系统,本文介绍了基于DSP的三维测姿系统的硬件电路设计和四元数解算算法的实现及验证。该系统的硬件部分由角速率陀螺、滤波电路和DSP系统板等组成。角速率陀螺输出信号经过硬件滤波后由AD通道采集,经过数字滤波后,利用四元数算法解算出姿态数据。文中提出了硬件设计和实现及解算算法实现中需要注意的问题和相应的解决方案,测试结果表明该系统是有效的。