基于改进PID算法横列式双旋翼无人机系统

横列式双旋翼无人机相较于传统固定旋翼无人机具有更强的机动性与续航能力,但是传感器测量误差会影响其控制精度。针对这一问题,在理论模型方面完成了动力学模型的推导并整定了相关物理参数;在控制算法方面自主开发三轴加速度计误差补偿算法,并创新性将该算法与传统PID控制算法结合形成改进串级双闭环PID算法,可以实现对三轴加速度计测量值累积误差的抑制,同时利用Simulink进行了30次系统控制仿真,仿真结果表明:改进PID算法理论上针对y轴位移、滚转角、俯仰角与偏航角可分别降低约78%、26%、19%与44%系统超调量;在实验测控方面搭建了试验样机+测控地面站系统,最终完成10组空中悬停对比实验。实验结果表明:改进PID算法试验样机悬停高度、滚转角、俯仰角与偏航角的稳态误差较传统PID算法减少约35.68%、49.04%、2.33%与55.96%,验证了改进控制算法的精度与实际有效性。

PID双闭环在吸盘机械手位置控制系统中的应用

针对步进电机实际应用中会出现失步或过冲现象导致的速度和位置控制不准问题,结合吸盘机械手移动定位问题,设计了一种基于PID双闭环算法的步进电机位置控制系统。该系统由STM32控制器、光电编码器、槽型光电开关以及LV8729驱动电路等组成。在软件上研究了以PID双闭环算法为基础,探究了步进电机位置的闭环控制方法,并在实际项目中验证了系统控制方案的可行性和良好的控制性能。

计算机数据融合算法下植保机精准化作业研究

针对我国传统的植保机在精准化作业和自动化喷洒方面存在的不足,基于计算机数据融合算法对植保机精准化作业进行了设计试验。植保机的主要组成包括控制单元模块、信息采集模块、传感器模块、数据传输模块和变量执行器模块。为了实现植保机的精准化作业,对植保机的飞行姿态调整和变量喷药过程进行了算法设计。其中,飞行姿态控制采用双闭环位置式PID控制算法,喷药过程采用改进的遗传PID控制算法进行控制。为了验证植保机精准化作业的效果,对其进行姿态控制和变量喷药试验。结果表明:植保机姿态控制良好,能够完成精准化喷药。

dDNP溶融系统的自动化设计与研究

溶融动态核极化(dDNP)是一种将分子样品在超低温、强磁场以及微波照射下高度极化,然后经高温高压溶剂快速溶解后立即转移至NMR/MRI系统进行检测的灵敏度增强技术.溶融系统是实现这一过程的关键部分,其性能直接影响样品的溶融、转移效率以及样品极化度的保留程度.本文提出了基于双闭环PID控制算法的自动化溶融系统的控制方案,可在9 min以后达到目标压强1.7 MPa左右并使内部压强被动控制在1.5%以内.将研制的自动化溶融系统集成于自主开发的5 T dDNP仪器系统,可将−271℃的低温样品快速溶融,并于4 s内将其转移到距离11.2 m处的7 T NMR系统进行检测,获得了[1-^(13)C]-丙酮酸钠在溶融态下^(13)C NMR信号9050倍的增强.自动化溶融系统简化了操作步骤,提高了实验的安全性和一致性.

基于STM32的高功率光伏逆变系统设计

为解决传统光伏逆变系统电能转换率低的问题,设计一种输出电压稳定、整机转换效率高、系统鲁棒性强的光伏逆变系统。系统由DC-DC稳压模块和全桥逆变模块级联构成,同时加入遥控器与显示屏模块实现人机交互功能,采用双闭环PID控制算法实现前级稳压,通过正弦脉冲宽度调制技术将直流电转换为交流电。测试结果表明,该逆变系统具有输入电压范围宽、输出交流电压稳定、交流电频率步进可调、信号失真率低的优点。

语音控制的四旋翼飞行器设计与实现

基于语音识别技术,设计了一套语音远程控制四旋翼飞行器的系统;使用LD3320语音处理芯片和STM32微处理器实现语音识别功能,采用NRF24L01将识别结果传输到飞行器;选用STM32作为四旋翼飞行器的主控芯片,采用六轴运动组件MPU6050、三轴数字罗盘HMC5583L等传感器对飞行器的姿态进行实时测量,再利用数字滤波器对姿态信息进行处理,然后采用四元数进行姿态解算,最后运用双闭环PID控制算法实现姿态控制的要求;测试结果表明,通过语音可以控制四旋翼的正常飞行及姿态变化,系统稳定可靠。

基于硅光电池的光电自动跟踪系统的实现

详细阐述了一种基于硅光电池的光电自动跟踪的系统总体设计、硬件电路设计以及算法软件设计,实验证明,该系统工作性能良好,具有广泛的实用价值。

四自由度码垛机器人的控制系统设计

针对码垛机器人的功能要求,提出了一种码垛机器人控制系统的设计方案。首先分析了码垛机器人的机械结构,然后分别对控制系统的软件和硬件结构进行研究设计。本方案采用ARM+FPGA为控制核心,采用Linux操作系统和Qt界面,并采用闭环PID算法,实现对交流伺服电机的位置控制。

基于STM32单片机的升降式双旋翼飞行器设计

以STM32单片机为控制器,采用双闭环PID算法,设计并实现了一个升降式双旋翼自主飞行器。系统硬件组成主要分为STM32F103ZARM微控制器、角度传感器模块、超声波测距模块、电机控制模块、按键复位模块和电源。STM32F103Z微处理器作为系统的核心控制器,通过PID控制算法,分别在角度传感器和超声波测距模块的基础上,以电机转速为外环,以倾角和高度为内环,实现转速的自动调节功能,并完成起飞、悬停、降落等动作。实验结果表明,该飞行器具有良好的自我调节能力和抗干扰能力,并将悬停的高度误差控制在±3%以内。

基于STM32芯片的自平衡机器人

科技发展之快,机器人的种类也越发之多,其中自平衡机器人在控制性、生产经济性、功能拓展性等方面比轮式机器人有明显的优势。STM32单片机是机器人的基础部件,并通过MPU6050陀螺仪模块收集机器人机身的角度和加速度数据,对平衡机器人做姿态检测。机器人的速度数据通过霍尔传感器被反馈到处理器,经处理器的分析处理后调整左右电机转速来维持机器人平衡。经过我们的测试结果表明自平衡机器人控制系统是可以实现的,并且在普通的平衡机器人基础上我们还增加了抗干扰能力,实现了在没有人为干扰下可以自己实现直立和平衡。

基于数字孪生的二维球台教学系统

基于数字孪生技术开发的自动控制系统与教学实验装置平台。利用3 D创作软件与物联网通信技术将搭建好的实物与虚拟体进行精准连接,以此实现虚拟体与实物数据的同步交互。同时引用串级双闭环PID控制算法,达到超调量小、上升时间短、误差小等特点。相较于传统教学平台,能够实现人机交互,实时观测到数据传输的数字孪生辅助教学系统使得教学过程更加有趣高效。