MPU9250传感器的姿态检测与数据融合

设计了基于MPU9250多轴姿态传感器和MSP430F149单片机的姿态检测系统。利用传感器内部的陀螺仪、加速度计和电子罗盘,可以对3个轴的角速度、加速度、磁感应强度进行测量,进而解算成角度姿态。利用优化的卡尔曼滤波算法对解算的姿态角度进行了融合处理,融合后的数据有效地抑制了噪声,提高了角度姿态检测的准确性。设计的姿态检测系统每秒钟可以完成100次姿态检测与计算,具有体积小、响应快等特点,并应用于自平衡小车的姿态检测。     

HMR3000数字罗盘在船舶导航中的应用

HMR3000数字罗盘能实时输出载体的航向、俯仰和横滚二三个方向上的姿态数据,因而能满足船舶电子导航在控制系统设计要求。介绍了数字罗盘的应用,给出了系统设计的接口电路和实验结果。     

高空飞艇高度控制系统设计及仿真

高空飞艇在上升和下降阶段时单独的空气舵控制或副气囊充放气操纵都难以实现飞艇的快速爬升和悬停的要求。针对高空飞艇纵的控制操纵特点,提出了采用副气囊充放气和空气舵组合控制的高空飞艇高度控制方案。当时高度存在大误差时,采用副气囊和空气舵组合控制改变飞艇的姿态实现快速爬升或下降;当接近悬停高度时,主要采用副气囊充放气进行高度调整,从而实现高度的大范围控制。首先完成了采用组合控制的高空飞艇动力学建模;然后,基于最优控制对高空飞艇纵向高度控制系统进行了设计;最后给出了高空飞艇高度控制系统的仿真验证。结果表明所提出的高空飞艇组合控制方案是可行的。     

航模驱鸟系统中航模姿态位置信息采集的实现

介绍了一种机场航模驱鸟系统 ,用于采集航模姿态位置信息。该系统利用GPS采集航模的位置和速度信息 ,利用电子罗盘采集航模的姿态角度信息 ,经单片机处理后通过数传电台发送到地面监控系统进行实时仿真 ,操纵者可以通过计算机的屏幕观察航模飞行的姿态 ,远程控制航模的飞行 ,进行有效的驱鸟操作。该系统的使用 ,大大增加了航模的驱鸟范围 ,同时也提高了航模的飞行安全性。     

磁干扰误差补偿算法在舰船及水下航向测量技术中的应用

分析了舰船中电子罗盘所受磁干扰的主要类型,结合转台标定实验,探讨了不同类型磁干扰对电子罗盘地磁场强度分量的影响,利用曲线拟合方法实施地磁场强度误差补偿,解决了恒定磁干扰环境中航向姿态误差较大的问题.静态和动态实验结果表明:磁误差补偿算法可以基本消除恒定磁干扰情况下电子罗盘的地磁场强度测量误差,并得到稳定、可靠的航向姿态精度;补偿后的航向精度为2.00°.     

基于多传感器数据融合的四旋翼飞行器的姿态解算

 用于农田信息采集的四旋翼飞行器姿态解算过程中,存在姿态角测量不够准确这一难题。选择基于加速度计、电子罗盘与陀螺仪的捷联式惯性测量系统,采用卡尔曼滤波算法,通过融合多个传感器的测量数据,解算出高精度的姿态角。为验证卡尔曼滤波算法的有效性和实用性,搭建了四旋翼飞行器姿态检测实验平台。结果表明,经卡尔曼滤波算法处理之后的姿态角动态响应好,解算精度高,其最大跟踪误差控制在±1.5°以内,消除了由加速度计或电子罗盘带来的测量白噪声,也有效抑制了陀螺仪的温度漂移,满足四旋翼飞行器对姿态解算精度的要求。     

一种电子罗盘的电路设计

利用磁阻传感器和加速度传感器设计了测定姿态角的电子罗盘,给出了电子罗盘的硬件设计和软件流程,电路具体准确.根据其构成的主要器件,分析了影响电子罗盘测量精度的误差来源,并采用基于最小二乘法位置罗差补偿法做了校正.     

废墟搜救机器人形位检测系统

提出一种应用于废墟搜救机器人的空间形状重建与搜救目标定位的方法.为了重建3.5 m机器人本体空间的曲线形状,自主设计了一根大长度的光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)曲率传感器来检测空间曲率信息,把离散的空间曲率拟合成空间曲线来实现形状重建.采用电子罗盘检测形状重建基准点的空间姿态,最终实现搜救目标的定位.经过实验数据分析可知,该形位检测系统的目标定位误差为10 cm左右,基本满足废墟中搜救机器人对搜救目标的定位要求.通过加入三轴电子罗盘的位姿检测,使得形位检测系统更加有效和实用.     

基于MEMS技术无线网络风力传感器的研制

研制了一种严酷环境下使用的无线网络测风传感器,传感器由微型风速芯片、电子罗盘和主控及旋转部件构成。微型风速芯片基于拖动力及热式原理设计、采用Micro Electro Mechanical System(MEMS)技术制作而成,由微型风速芯片和电子罗盘通过感应数据配合获得所测风的瞬时风速和风向信息,气象监测环境风传感器具体工作过程,其无线主控部件接收到测试命令后,采用旋转部件将微型风速芯片旋转一周,通过对比各时刻输出信息获得max值,由风速芯片与电子罗盘解析该时刻的数据即为所测的风速和风向信息,最后由负责传输的部件传输出去。经初步测试,本设计特别适合用在高山、森林等环境恶劣的无线网络气象检测站。     

立体摄像机与电子罗盘位差的标定

利用立体摄像机可以获得三维的视觉信息，可以为机器人导航提供重要的位置信息。本文提出了在普通的立体摄像机视觉测量系统上加入电子罗盘，实时地测量系统自身的姿态，以拓宽系统的用途。同时提出应用线性坐标变换的原理，利用大地坐标系作为媒介，标定立体摄像机与电子罗盘的位置偏差。最后，通过实验检验以上理论，并证明其合理性。就目前掌握的文献来看，未见同类的标定方法。     

运用双端口RAM方式通信简化数字罗盘系统设计

在数字罗盘HMR3000和单片机所组成的测控系统中运用双端口RAM方式通信,可以实现数据共享,简化系统的接口设计.介绍了这一应用方案,同时对实际应用中可能出现的端口争用问题给出了解决办法.     

How swifts control their glide performance with morphing wings

Gliding birds continually change the shape and size of their wings, presumably to exploit the profound effect of wing morphology on aerodynamic performance. That birds should adjust wing sweep to suit glide speed has been predicted qualitatively by analytical glide models, which extrapolated the wing's performance envelope from aerodynamic theory. Here we describe the aerodynamic and structural performance of actual swift wings, as measured in a wind tunnel, and on this basis build a semi-empirical glide model. By measuring inside and outside swifts' behavioural envelope, we show that choosing the most suitable sweep can halve sink speed or triple turning rate. Extended wings are superior for slow glides and turns; swept wings are superior for fast glides and turns. This superiority is due to better aerodynamic performance-with the exception of fast turns. Swept wings are less effective at generating lift while turning at high speeds, but can bear the extreme loads. Finally, our glide model predicts that cost-effective gliding occurs at speeds of 8-10 m s(-1), whereas agility-related figures of merit peak at 15-25 m s(-1). In fact, swifts spend the night ('roost') in flight at 8-10 m s(-1) (ref. 11), thus our model can explain this choice for a resting behaviour. Morphing not only adjusts birds' wing performance to the task at hand, but could also control the flight of future aircraft.     

基于Web和现场总线的数控系统远程监控研究

提出了一种基于Web和CAN总线对数控系统进行远程监控的解决方案，分析了所采用的关键技术，包括套接字技术，ActiveX技术以及CAN总线技术，在此基础之上建立了原型系统、用户通过运行在浏览器端的虚拟控制面板－ActiveX控件即可实现向数控系统发送指令，接受数控机床的反馈信息，进而实现监视机床动作，完成零件加工的任务，为网络化制造的具体实施奠定一定的基础 ，实验证明系统基本上达到了监控远程数控机床进行工作的目的。     

车载卫星通信站中电子罗盘的应用和研究

为实现自动快速对星需求,电子罗盘已成为车载天线伺服系统的重要组成部分。但受到安装位置和地域环境磁场的影响,电子罗盘的测量数据会发生某种偏差,从而造成对星目标计算误差,在一定程度上制约了天线快速对星性能。文章以Honeywell公司生产的HMR3000为例,对电子罗盘定向应用进行深入研究,并给出主要标定方法的实现过程。该文对于电子罗盘在工程应用实践有着重要的参考价值。     

区分服务及其组播环境中的一种接纳控制方案

提出了区分服务网络的一种基于集中式带宽代理(bandwidth broker,BB)的接纳控制方案并将其扩展到组播环境中,其目的是为了在区分服务网络提供端到端的服务质量(quality of service,QoS)保证. 带宽代理管理与维护区分服务网络域内的QoS状态信息和组播信息,并在网络域外的QoS信令或组播消息帮助下完成接纳控制与资源预留. 实验结果表明该方案具有比基于显式信令的分布式接纳控制方案更好的性能和更高的资源利用率,并能为区分服务网络的组播成员提供QoS保证.     

含间隙超音速二元弹翼非线性颤振与主动控制

研究含间隙超音速二元弹翼非线性颤振特性和主动控制问题．采用三阶活塞理论建立了含间隙二元弹翼非线性气动弹性动力学方程,利用Hopf分岔理论、谐波平衡法和数值方法,分析了系统的非线性颤振特性．应用基于微分几何法和二次型最优控制相结合的方法设计非线性系统控制器,推迟临界分岔速度．应用滑模变结构控制方法设计控制器,有效抑制非线性颤振,并讨论了控制参数对控制效果的影响．仿真结果表明,所设计的控制律可以有效地实现对含间隙超音速二元弹翼系统非线性颤振的控制．最后计算了在基础激励扰动下系统的动态响应,分别得到了周期运动、多周期运动、概周期运动以及混沌运动．     

SMA动作器结构变形的主动控制

根据机翼结构变形控制中主动控制的设计思想和形状记忆合金(SMA)弹簧的特性,设计了一种新型的SMA弹簧动作器,将其应用到机翼骨架结构中.利用ADAMS软件对机翼主动控制进行仿真,对驱动位置进行优化设计.仿真结果表明:该设计实现了机翼骨架结构的主动变形控制,减轻了结构的重量,为无人机的主动控制设计提供了一种新的方法.     

微型拍翅式飞行机器人平飞位置控制的研究

对微型拍翅式飞行机器人平飞飞行的位置控制,提出了一个基于平均气动力的控制方案,在每个拍动周期结束后,根据位置的状态反馈误差调整参数.通过改变翅的拍动倾斜角和拍动频率来获得所需的平均气动力.在飞行机器人进行水平飞行和垂直飞行时,对控制系统进行解耦.最后对控制系统进行仿真,仿真结果表明该系统具有鲁棒性.