无人机地面控制站设计与应用

为了实现无人机系统的飞行操纵、数据链管理和机载任务设备控制,设计了无人机地面控制站;文中介绍了系统基本工作原理和主要功能构成,并对无人机地面控制站的功能要求和技术指标进行了分析,提出了基于基本功能单元的设计准则,以实现系统软硬件的模块化、组合化设计;依据设计原则对地面站的基本功能进行了抽取和设计,并对基本功能单元中的软硬件内容和接口关系进行了详尽的描述;飞行实验表明该设计达到了系统技术指标要求,满足系统对地面控制站的功能性要求。     

基于QNX的无人机地面控制台嵌入式系统开发

针对当前各种嵌入式系统开发中存在的图形界面开发较难的现状,介绍了一种新型的具有简便的图形界面开发功能的嵌入式系统--QNX;通过其自带的PhAB开发工具,可以方便地开发出用户所需的良好界面;根据QNX强实时性和高可靠性的特点,结合无人机地面控制台嵌入式系统的开发,论述了QNX下嵌入式系统的开发过程以及图形界面的开发方法.叙述了控制台软件的设计思想,给出了软件图形界面,对用户定制其它的带有图形界面的嵌入式系统具有一定的指导意义;通过实时性测试分析可以看出,系统实时响应时间在1～28ms之间,完全满足实时系统的要求.     

超视距遥控无人机飞行控制台设计与实现

为了给无人机地面站系统操纵人员提供实时、准确、直观和形象的飞行信息,文章依据超视距遥控无人机的特点和人机交互界面设计原则,设计并实现了超视距遥控无人机飞行控制台;飞行控制台以嵌入了GL Studio控件的LabWindows/CVI为主要开发平台,采用UDP协议进行实时通信;项目测试表明飞行控制台的设计达到了系统指标要求,满足了地面站对飞行控制台的功能性需求。     

多旋翼无人机地面控制站软件系统设计与开发

针对多旋翼无人机自主飞行实时监控需求,开发了一套完整的多旋翼无人机地面控制站软件系统;根据多旋翼无人机地面控制站软件总体设计分析,基于功能模块化思想,分别设计并实现了飞行监控、飞行任务管理、二维与三维结合的导航电子地图以及数据库技术等功能,为无人机的实时监控提供了有力保障;地面控制站软件系统的三个用户主界面简约美观,能够实时切换,便于地面操作员对无人机的飞行监管;最后,通过某型多旋翼无人机的飞行作业,对地面控制站软件系统进行了全方位测试;实验测试有效地证实了该地面控制站软件系统具有完善的监控功能,操作简便,完全满足无人机地面控制站需求,已经作为标配软件提供给用户使用。     

某型无人机地面综合测试系统设计

为实现高效而精确地模拟、检测无人机各种机载设备产生的信号,并提高系统数据采集、分析、记录、评估的自动化、智能化程度,设计了一种基于虚拟仪器的无人机地面测试系统;根据某型无人机分析了地面综合测试系统的测试功能,在PXI体系下对各测试模块进行了综合配置,并给出了该测试系统的硬件设计;在Lab Windows/CVI和SQLServer2000软件平台下开发出一套能完成无人机各项测试功能的综合测试系统软件,最后给出了综合测试结果;通过将该测试系统应用在某型号无人机上显示测试数据的精度好、系统的智能化程度高,验证了该无人机地面综合测试系统有较强的可靠性和实用价值.     

临近空间太阳能飞翼无人机气动性能设计仿真

目前在进行临近空间太阳能无人机的设计时,通常采用常规布局,但常规布局的无人机在空气密度低的飞行环境中,速度小、动压小,气动性能较差,且常规布局飞机的表面不平整,不利于太阳能电池的大面积铺设。为此,特设计了一种飞翼布局的临近空间太阳能无人机,通过对翼型的气动仿真分析,优选出适合临近空间飞行环境、适用于飞翼无人机的反S型低雷诺数翼型,并采用翼梢外洗设计以改善无人机的稳定性,最后使用数值计算方法进行仿真计算,检验所设计飞翼无人机的气动性能。结果表明,根据数值方法仿真,所设计的临近空间太阳能飞翼布局无人机气动性能得到显著改善。     

无人机地面运动控制与仿真

为了解决无人机纠偏刹车系统中实际存在的问题,对无人机地面运动进行了研究,采用前轮转弯、方向舵、差动刹车联合使用模式,以无人机的侧偏角、侧偏距为反馈信号,设计了无人机地面运动纠偏控制律,通过遗传算法的全局优化过程实现其纠偏参数寻优,在Simulink平台建立了无人机纠偏数学模型;试验结果表明,建立的无人机地面运动纠偏数学模型正确有效,能够模拟出无人机地面运动的真实情况;基于遗传算法的控制策略能够实现一定范围内的无人机地面运动纠偏,提高跑道的利用率。     

基于改进D*算法的无人机室内路径规划

针对多旋翼飞行器室内无GPS信号时的导航问题,本文采用二维码阵列构建室内定位系统,基于改进D*算法实现无人机室内路径规划,从而实现飞行器在室内的自主导航和避障。基于ArUco二维码设计了地面阵列为无人机提供了全局精确定位信息,使用改进D*算法保证了无人机在飞行过程中能自主进行路径规划和飞行。通过设计实验对改进D*算法进行了数值仿真验证,并在实际无人机的飞行中应用。实验结果证明:所提改进算法较传统D*算法能更好地保证无人机的飞行安全,同时基于二维码阵列的定位方式不但具有较高精度同时成本低易于实现。     

无人机地面滑跑前轮方向舵联合纠偏控制系统设计

针对无人机地面滑跑过程中的侧向纠偏问题,建立了无人机地面滑跑的全量非线性模型;通过机轮坐标系的引入,重点分析了地面作用力模型的建立方法;为了使用经典控制理论进行控制系统的设计,通过控制指令分配,将多输入单输出的无人机滑跑模型转化为单输入单输出的系统;利用该模型,以某型民用无人机的具体参数为基础,设计了前轮和方向舵联合偏转的滑跑纠偏控制系统;仿真结果表明,所设计系统满足性能指标要求;与单独前轮纠偏、单独方向舵纠偏方案进行了对比,结果表明,采用前轮和方向舵进行联合纠偏,不但可以兼顾低速和高速时的纠偏效果,而且提高了系统的抗风能力。     

鲁棒控制在飞翼无人机控制律设计中的应用

与常规无人机相比,飞翼布局无人机有其特殊的操稳特性;为了保证飞翼布局无人机具有良好的操稳特性,飞行控制系统的控制性能和鲁棒性能要求更高;首先介绍了基于LMI的鲁棒H2/H∞控制理论,然后采用LMI工具箱设计了某型飞翼布局无人机纵向增稳控制系统的控制律,得到增稳后的无人机纵向模态特性,同时对升降舵操纵、风切变和测量噪声进行了动态特性仿真;结果表明,设计的控制律改善了飞机的动态特性,具有良好鲁棒性能和抑制外界干扰的能力.     

伪逆法在无人机安全着陆控制中的应用

鉴于着陆控制律设计相对飞机普通模态控制律设计较复杂的情况,由于飞翼布局无人机着陆过程中出现左升降舵卡死。针对这一特定故障采用伪逆法进行了着陆控制律重构设计。充分利用伪逆法结构简单且无需改变原控制律的优点,在非线性建模中,由于飞翼布局无人机的特殊气动布局和结构特点,考虑了纵向与横侧向的耦合性。同时,利用Matlab/Simu-link仿真工具进行了线性仿真和非线性验证,仿真结果验证了无人机仍能够实现安全着陆,且重构设计方法简单有效。     

A CSP technique-based interactive control panel layout

An interactive and iterative control panel layout method based on the constraint satisfaction problem (CSP) technique was developed to generate an ergonomically sound panel design. This control panel layout method attempts to incorporate a variety of relevant ergonomic principles and design constraints, and generate an optimal or, at least, a ‘satisfactory’ solution through an efficient search algorithm. The problem of seeking an ergonomically sound panel design should be viewed as a multi-criteria problem, and most of the design objectives should be understood as constraints. Hence, a CSP technique was employed in this study for dealing with the multi-constraints layout problem. The efficient search algorithm using ‘preprocess’ and ‘look_ahead’ procedures was developed to handle the vast amount of computational effort. In order to apply the CSP technique to the panel layout procedure, the ergonomic principles such as spatial compatibility, frequency-of-use, importance, functional grouping, and sequence-of-use were formalized as CSP terms. The effectiveness of the proposed panel layout method was evaluated by example problems, and the results clearly showed that the generated layouts properly considered various ergonomic design principles.     

操作面板布局设计的原则

操作面板的布局设计,是工控和消费产品设计中的一个重要环节。该文通过列举大量设计实例,阐述了操作面板的布局设计原则。     

无人机结构参数化关联设计及快速调整

针对全复材无人机结构设计特点,详细阐述了整机设计流程。研究了CATIA 参数 化关联方法和以“布局草图”为核心的自顶向下的设计,提出了无人机结构的参数化装配体关联设 计方法,实现了关联引起的模型变更,从而实现了模型快速修改和调整。以某无人机结构为例, 验证了关联设计建模方法的有效性。     

基于贝叶斯改进神经网络的电力无人机鲁棒姿态控制方法

针对电力无人机在工作状态下受到外部因素干扰、无法精准控制运动姿态的问题,提出基于贝叶斯改进神经网络的电力无人机鲁棒姿态控制方法。综合考虑电力无人机的组成结构、运动以及动力原理,构建电力无人机数学模型。利用传感器设备检测电力无人机的实时位姿,采用飞行路线规划的方式确定姿态控制目标。在考虑风场威胁条件和故障状态的情况下,利用贝叶斯改进神经网络计算无人机的姿态控制量,以鲁棒姿态控制器作为硬件支持,实现鲁棒姿态控制。通过性能测试得出结论:优化设计方法的姿态角控制误差始终低于0.2°,且在三种不同风场工况下,控制误差的波动程度不高于0.5°,与传统方法相比,优化设计方法在姿态控制精度和鲁棒性方面具有明显优势。     

某小型无人机飞控系统的中断控制器设计

为了提高无人机飞行控制系统对外部事件快速响应及实时处理的能力,中断是一种非常有效的实现手段;文章针对以TI公司DSP芯片TMS320LF2407A为核心的某小型无人机机载计算机系统,提出并实现了基于复杂可编程逻辑单元(CPLD),对无人机飞控系统外部中断端口进行扩展和管理的设计方案,详细给出了中断控制系统的硬件接口设计、程序设计及仿真结果;该设计已成功应用于某小型无人机飞控系统中,提高了无人机飞控系统对外部中断事件的管理和实时处理能力。     

无人机航迹控制模块的优化设计与实现

当前在无人机作业过程中,能够根据预设的目的地信息自主控制飞行的模块,在多个最优方案条件下,需要预设复杂约束条件,否则就会存在寻优过程不收敛的问题,导致控制效果不佳。针对这一问题,研究了无人机航迹自主控制模块的改进设计。设计可以采集无人机的位置、速度等飞行信息,并上传至飞行主控器的模块硬件,软件在符合无人机飞行约束与威胁约束的条件下,规划获取后续飞行的最优航迹点。为了保证无人机飞行距离最短、高度最小,将无人机航迹自主控制问题变成优化问题。在面临多个最优方案条件下,构建基于鲸鱼算法的无人机航迹选择模型,以无人机飞行航线代价最小为目的,使用鲸鱼算法求解无人机航迹自主控制方案,完成软件设计。实验结果显示：使用所设计模块后,无人机可自主控制飞行航迹,成功避开静态威胁因素、动态威胁因素安全飞行至目的地。     

基于移动群智感知的多旋翼无人机噪声控制技术

由于多旋翼无人机产生噪声的位置点较多,难以感知具体的噪声位置,导致噪声控制效果不理想,因此提出基于移动群智感知的多旋翼无人机噪声控制技术。根据移动群智感知原则,确定标准群节点所处位置,对多旋翼无人机的噪声位置进行精准定位。再按照感知任务分配表达式,计算调度性能指标的具体数值,完成基于移动群智感知的执行任务调度。分析无人机板状结构的振动特性,求解同步开关阻尼、短路开关阻尼、电感开关阻尼、外加电压源开关阻尼的数值表达式,实现对多旋翼无人机噪声控制原理的研究。联合已知数值计算结果,分析噪声信号在无人机蒙皮结构、加筋板结构、典型壁板结构内的布局形式,完成基于移动群智感知的多旋翼无人机噪声控制方法的设计。对比实验结果,在移动群智感知算法作用下,无人机噪声信号在各个方向上的波动幅值均得到较好控制,与模糊逻辑控制方法相比,能够较好维持多旋翼无人机的稳定运动能力。     

Status displays in automated assembly

The rapid automation of automotive body assembly operations has resulted in a proliferation of the process steps to be monitored and displayed, thereby making the task of the worker more complex. The progression of assembly and associated machine cycling is controlled by programmable logic controllers whose states are displayed on control panels. The significance of the interface between a worker and several panels used in automated assembly is pointed out. Practical problems with the traditional methods of panel design are discussed. The design and layout of select aspects of such control panels are reviewed with examples in reference to six criteria for panel layout.     

基于RTOS的无人机发动机数控系统软件设计

针对某无人机发动机数控硬件系统,采用嵌入式实时操作系统VxWorks进行系统软件设计;首先介绍电子控制器硬件体系结构,然后根据发动机控制任务需求,进行任务模块划分,设计系统各任务在VxWorks中的调度管理方法以及各模块软件;系统设计完毕,在试车台上进行发动机数控试车验证,试验结果表明,所设计的控制软件与电子控制器配合良好,能实现发动机的电子控制要求。