无人旋翼机线性自抗扰航向控制

研究无人旋翼机器人在干扰情况下的航向控制问题。无人旋翼机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,难以建立精确的数学模型,并且易受外部扰动影响,很难达到良好的控制性能。针对这一问题提出基于线性自抗扰控制(linear adaptive disturbance rejection control,LADRC)的航向控制方法,通过设计扩张线性状态观测器对未知模型和外界干扰进行实时估计并进行在线补偿。以自主研制的无人旋翼机为例,建立其航向动力学方程,把通道间的交叉耦合影响视为不确定扰动,将其与外部干扰作为扩张状态,利用观测器带宽确定观测器增益,设计线性扩张状态观测器来跟踪各阶扩张状态变量,为说明LADRC的有效性,选用PD控制为非线性状态误差反馈控制律实现航向控制。仿真以及试验结果表明在外部扰动或模型结构参数发生变化时控制器仍可获得理想的动态性能,具有很好的适应性和鲁棒性。

基于小波滤波的无人旋翼机高度信息融合

针对小型无人旋翼机自主飞行时高度测量信息不稳定、易受干扰的问题,提出采用基于滤波数据的自适应高度信息融合方法来提高无人旋翼机高度测量信息的精度和可信度.通过基于小波提升算法的小波分解重构方法,消除原始测量数据中的高频噪声;根据全球定位系统的测量精度受搜到卫星数目波动影响的现象,提出利用自适应卡尔曼滤波的方法实现高度信息融合.通过自主悬停和三维航迹跟踪飞行试验验证该方法的可行性和有效性.

基于自适应遗传算法的小型无人旋翼机系统辨识方法

提出一种基于自适应遗传算法的小型无人旋翼飞行器系统辨识方法.通过机载传感器设备,系统采集小型无人旋翼机的输入信号(舵机的控制信号)和输出信号(飞行器的姿态及速度等信息);经过数据预处理后,利用自适应遗传算法构建小型无人旋翼飞行器高精度动力学模型,并通过仿真和实验对模型的有效性进行验证.实验表明,基于本文提出的动态模型,小型无人旋翼机可以精确完成悬停和前飞任务.

基于仿生眼异向运动原理的超小型无人旋翼机定点着陆新方法

基于仿生双眼的异向运动原理,提出了超小型无人旋翼机野外定点着陆的一种新型定位方法,并且根据眼球运动的神经回路,建立了眼球异向运动控制模型。对该控制模型进行了仿真实验,并将仿真结果与双目异向运动的生理学特点作了对比,对比结果表明该模型符合双眼异向运动的生理学特点,能自适应地实现双目异向运动。最后,在仿真的基础上,分析了影响超小型无人旋翼机野外定点着陆的因素。这种新型的方法与传统的视觉方法相比,可以消除盲区,从而克服了野外定点着陆的不准确性。

无人旋翼机转弯飞行导航控制研究

研究某自转旋翼机转弯飞行控制策略。分析了自转旋翼机不同于直升机的操纵特性及其在转弯过程中纵横向耦合关系;将无人旋翼机定高度盘旋导航分为高度导航和平面导航两部分,在高度导航部分,分析了发动机推力与旋翼拉力之间的关系,设计了高度控制回路;在平面导航部分,详细阐述了该无人旋翼机在圆弧航迹各航点的飞行特征,给出了速度控制策略,并针对该无人旋翼机受扰动偏离航迹问题,设计了侧偏修正方案;最后,在姿态稳定控制回路的基础上将高度与速度控制回路进行整合,然后详细阐述了盘旋飞行导航策略。通过半物理仿真试验,验证了导航思想的可行性和控制策略的有效性。

基于虚拟参考反馈的无人旋翼机姿态控制

考虑旋翼转速可变,建立了自转旋翼机的数学模型,并针对其姿态控制回路,基于输入-输出观测数据,提出了一种采用虚拟参考反馈校正控制的无人旋翼机姿态控制方法。通过对由一簇采集数据组成的范数代价函数的优化,直接对控制器进行设计,避免了复杂的旋翼机系统辨识建模过程。针对控制设计中的优化问题,运用于分离性原理,推导出迭代可分离的非线性最小二乘辨识法。该方法可降低收敛于局部最小的可能性,得到设计准则中参数矢量估计的全局最优解。通过仿真实验验证了所提方法的有效性。

无人旋翼机自主滑行起飞建模与控制

分析自转旋翼机不同于直升机的特点及起飞方式,以及某无人旋翼机滑跑起飞近地受力约束,提出一种自主起飞控制策略。根据每个阶段的运动特性,建立了无人旋翼机地面纵向动力学模型,引入地面支反力作为反馈控制信号确保离地瞬时纵横向力和力矩平衡,使无人旋翼机离地失去地面支反力约束后能够平稳爬升,并利用姿态和滑移反馈抑制无人旋翼机起飞过程中姿态变化和侧向滑移。该方案在某无人旋翼机试飞试验中被成功应用,降低了触地倾翻风险,实现了安全平稳起飞,说明了该方案的有效性。

无人旋翼机机载放射性监测系统研制

选取GM管与NaI(T1)伽马谱仪双辐射探测器作为辐射监测单元,通过软硬件开发,将GPS技术、无线通信技术、核分析技术、放射源定位、剂量率绘图等功能相融合,研制出一套快速灵敏且不受地形限制的远程机载辐射监测系统。测试结果表明:所开发的无人旋翼机机载放射性监测系统在3 km的传输距离下可保持稳定有效的数据通信;机载监测系统的最大可探测距离满足环境辐射监测需求;系统上位机软件实时显示获取的环境辐射数据,并具有轨迹标定、剂量警报、数据查询和分析等功能,为环境辐射评估提供了依据。

无人旋翼机滑跑起飞控制回路设计

为实现无人旋翼机的安全起飞,必须对滑跑阶段进行有效地控制。本文首先描述无人旋翼机的空气动力学特性,通过对旋翼机滑跑过程的数学建模和各个通道的操纵特性,结合前轮、横向舵机和方向舵机在滑跑控制中的效用特点,提出对这三种控制方式采用分时分段、权重分配的组合控制策略,设计以航向控制和偏距控制为基本控制回路的横侧向控制规律。最后通过半实物仿真和外场近距滑跑起飞试验,验证所提出的控制策略和控制规律的有效性。

基于仿生双目的无人旋翼机自主着陆方法

基于仿生双目理论提出一种仿双眼异向运动的变视轴夹角双目视觉系统,通过对实时采集的目标图像的处理,研究其双目摄像机夹角的在线自标定,实现获取无人旋翼机的实时高度信息。实验结果表明,该方法获得的光轴夹角信息相对误差小于5%,能准确控制双目摄像机的转动,避免由于双目视觉盲区所造成的着陆误差,系统所标定出的旋翼机高度信息也为其安全着陆提供了有力保障。

多功能无人旋翼机在公共安全方面的应用

在处突、反恐、维稳等多样化任务中,为了成功应对各种突发状况,遂行作战任务,在此提出无人旋翼机在公共安全方面的应用。与直升机和固定翼相比,无人旋翼机对起飞场地的要求较低,具有低能耗,高功效,不易受环境因素影响等优点,适合安保部队的任务需要。同时,为了进一步提高其作战性能,这里研究以无人自转旋翼机为平台,添加多种操作功能,完成宣传威慑、高空监控、杀伤性与非杀伤性攻击等任务,进而实现无人自转旋翼机的多功能化。

基于TMS320F28335的小型无人旋翼机数据采集系统

大气数据的采集对于小型无人旋翼机飞行的控制具有关键性的作用,针对小型无人旋翼机的飞行控制需求,利用数字式MEMS传感器和TMS320F28335芯片设计了一种装载于小型无人旋翼机上双采集装置的大气数据采集系统.通过传感器采集数据,实时解算出控制无人旋翼机飞行所需要的空速等数值,同时采用线性插值等算法来提高计算性能.该系统体积小,功耗低,抗干扰能力强等优点,能够满足小型无人旋翼机的需求,为小型无人旋翼机数据采集系统在实际中的应用做了一定的理论工作.

无人旋翼机动平台降落轨迹估计方法研究

研究了某型无人旋翼机系统降落阶段轨迹估计方法,首先介绍了系统使用的Kalman滤波基本方程,建立并分析了无人旋翼机降落过程中的理想轨迹、实际轨迹的数学模型。通过Kalman滤波算法估计了无人旋翼机的UWB测量轨迹,并针对无人旋翼机系统在动平台上降落的特点,给出了协方差矩阵、过程噪声矩阵、测量噪声矩阵的选取方法,通过仿真给出了无人旋翼机Kalman轨迹估计结果。从仿真结果可以看出,所提Kalman轨迹估计方法可以在高噪声测量结果的条件下,估计无人旋翼机的运动轨迹。

A160无人旋翼机

A160无人旋翼机采用了波音公司的专利技术——“转速优化旋翼”（Optimum Speed Rotor，OSR），可根据飞行高度、起飞重量和巡航速度的不同．对旋翼转速进行优化调整，显著提高其飞行性能。该无人旋翼机具备自主飞行能力．设计续航时间超过24小时、设计航程超过2500海里（4630千米），设计升限可达3万英尺（9144米）．都远远超过现有的直升机。该机在飞行时的静音性能也比现有直升机好得多。这些设计指标将逐步实现，波音将先给该机换装一台涡轴发动机，最后换装一台柴油机，以实现上述指标。该无人机将具备现有无人机所不具备的许多能力。

无人旋翼机助阵全国科普日

2014年9月20日，中国科协主办的2014年全国科普日活动在北京拉开帷幕。中央政治局常委刘云山，中央政治局委员、中央书记处书记、中宣部部长刘奇葆，中央政治局委员、国家副主席李源潮，中央政治局委员、北京市委书记郭金龙，人大常务委员会副委员长韩启德等领导出席活动。

俄罗斯正在研制新一代无人旋翼机

俄罗斯直升机股份公司在2010年6月30日开幕的UVS—TECH2010无人驾驶多用途系统国际展和国际论坛上展示了两款无人直升机概念机，卡-135和“老鹰”。

一种无人旋翼机前轮转弯传动系统研究

前轮转弯传动系统用于实现无人旋翼机在起飞滑跑和下降着陆阶段起落架的前轮转弯操纵。本文对无人旋翼机前轮转弯传动系统进行研究,提出一种新型前轮转弯系统,实现该系统的轻量化、稳定性和通用性目的。

一种小型无人旋翼机高度信息融合方法

针对小型无人旋翼机在起降过程中由于地效、外扰作用造成的高度传感器量测信息不精确的问题,提出一种基于单目视觉信号的高度获取方法,利用改进的大津法及仿射不变矩的方法提高目标识别的准确性;并针对视觉图像受噪声干扰、气压传感器存在误差积累、GPS测量精度不精确以及超声量程有局限性的问题,提出一种基于残差信息的自适应卡尔曼滤波,将视觉信息、气压高度计、GPS和超声高度信息进行融合,以提高全量程的高度估计的精度.最后通过静态测试实验、自主悬停以及自主降落实验验证本方法的有效性.

适用于公共安全领域的多功能警用无人旋翼机

与直升机和固定翼相比，无人旋翼机对起飞场地的要求较低，具有低能耗、高功效、不易受环境因素影响等优点，适合安保部队的任务需要。为了进一步提高其作战性能，以无人自转旋翼机为平台，添加多种操作功能，完成宣传威慑、高空监控、杀伤性与非杀伤性攻击等任务，进而实现无人自转旋翼机的多功能化。