基于SmartFusion的无人机飞行控制系统设计

为了使无人机飞行控制系统具有强大的数据处理能力、较低的功耗、较强的灵活性和更高的集成度,提出了一种以SmartFusion为核心的无人机飞行控制系统解决方案。为满足飞控系统实时性和稳定性的要求,系统采用了μC/OS-Ⅱ实时操作系统。与传统的无人机飞行控制系统相比,在具有很强的数据处理能力的同时拥有较小的体积和较低的功耗。多次飞行证明,各个模块设计合理,整个系统运行稳定,可以用作下一代无人机高性能应用平台。     

某后推式全动平尾电动手抛无人机的定高控制设计

对后推式全动平尾电动手抛无人机的定高飞行控制技术进行研究,根据飞行控制系统理论,对无人机的飞行控制律进行设计,在此基础上,采用经典的PID控制方法,设计了无人机的纵向控制律,同时针对实际飞行中高度受油门变化扰动很大,提出使用高度-油门控制环路对纵向控制进行补偿的方法来提高无人机的高度控制精度,并在某小型电动手抛无人机上进行了实际飞行验证,飞行结果表明高度控制方法合理、有效,有广泛的借鉴意义。     

十字翼布局无人机悬停阶段控制律设计

在建立十字翼布局无人机运动的数学模型的基础上,分析其飞行品质特性.根据该无人机对飞行品质和控制性能的要求,完成十字翼布局无人机在悬停阶段的PID控制律设计;在Matlab Simulink环境下设计了十字翼布局无人机非线性仿真程序,验证所设计的控制律的有效性.仿真结果表明PID控制律能有效的控制十字翼布局无人机悬停阶段的姿态角和高度.     

基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计

四旋翼无人机相较于传统的固定翼无人机有着更好的机动性、稳定性。它能适应更加复杂的飞行环境,对操控者的操控技术要求比较低,因此近年来四旋翼无人机在各个领域得到了更加广泛的应用。勘察、救援、电力设备巡检等众多领域都可以看到它的身影。然而相较于传统的固定翼飞机,四旋翼无人机的飞行控制系统设计难度大幅度提升。系统本身具有耦合性强、非线性、驱动数量比自由度少等特点,这些系统本身的特点大大提高了四旋翼无人机控制系统的设计难度。基于相应的物理学和力学理论,首先给四旋翼无人机建立了数学模型;然后设计了四旋翼无人机控制系统的硬件电路部分,可以为四旋翼无人机控制算法的实现提供硬件支持;最后基于串级PID控制算法为四旋翼无人机设计了飞控系统。通过仿真飞行实验验证了控制系统具有很强的稳定性和抗干扰能力。     

基于模糊干扰观测器的无人机自主着陆逆控制器设计

针对具有显著非线性和不确定性的无人机自主着陆系统,提出基于模糊干扰观测器的非线性动态逆的控制方法,用于降低控制器对不确定性的要求。基于时标分离原则,将无人机自主着陆系统分为快回路、慢回路、非常慢回路和极慢回路,通过在快回路、慢回路和非常慢回路设计动态逆控制律使状态解耦,设计直线下滑和指数拉平的着陆轨迹,并在极慢回路进行跟踪。设计基于模糊系统的干扰观测器,以逼近外部干扰和内部不确定性等复合干扰,基于李雅普诺夫理论证明系统稳定性。最后给出了无人机自主着陆轨迹跟踪控制仿真,仿真结果表明设计控制器具有良好鲁棒性,完成无人机在外界干扰下的自主着陆控制。     

基于视觉感知的巡线机器人系统

本文设计制作了一套巡线机器人系统,实现了图像的采集处理及飞行姿态的控制。该系统利用飞控结合串级双闭环PID对无人机进行姿态稳定控制,通过对摄像头采集到的图像进行处理,融合飞控模块的姿态数据,完成悬停、巡线等功能。该系统具有结构简单,控制精度高,抗干扰能力强等特点。     

折叠机翼无人机控制律接入时间优化算法研究

为解决折叠机翼无人机在发射控制段受助推火箭阶跃力矩和展翼火箭旋转力矩双重干扰导致的控制效果不佳的难题,采用基于最优二次型的状态最优控制算法来计算控制律接入飞控系统参与控制的时间范围,并结合仿真试验,最终确定控制律接入飞控系统实施舵面控制的精确时间。在此优化控制方案下,飞控系统能够在最短的时间内结束振荡,恢复稳定状态。经过仿真试验验证,该优化算法将系统受到的双重力矩干扰共同作用的影响降低到较小,顺利解决了折叠机翼无人机发射段的控制难题,保证了无人机发射控制和飞行控制的品质。     

模糊自适应PID控制算法分析

基于模糊控制和自适应PID控制的模糊自适应PID控制算法可在线实时调整PID参数,使系统具有模糊控制的灵活性和适应性强的优点,又具有PID控制精度高的优势。结果表明,系统动态特性好,鲁棒性强,实现简单。     

某无人机飞控系统地面半实物仿真平台设计

无人机(UAV)飞控系统地面半实物仿真平台用于对无人机飞控系统进行相关地面测试。针对某无人机飞行控制系统,提出了一种基于MATLAB实时工作空间和VxWorks实时操作系统的地面半实物仿真平台方案。针对无人机小扰动数学模型,构建了地面站上位机、控制器和模型机组成的实时系统闭环回路,对硬件及软件配置进行了说明,并设计了相关控制算法。该试验台可实时监测无人机系统状态,并可实时对模型注入扰动,实现系统在线调参。该半物理仿真平台结构简洁,功能明确,为相关控制律提供了便捷的研究设计手段。     

无人机飞控设备环境温度控制装置设计

高海拔下无人机电子设备的正常工作对无人机飞行控制至关重要。针对无人机飞控设备在该环境中受低温影响导致系统故障的问题,设计了一种基于STM32的飞控设备温控系统和壳体,使用多路PT1000传感器对壳体内外温度采集后,结合PID算法,使用定制加热片对壳体内部低温环境进行控制,保证了无人机在低温环境中电子设备工作温度始终维持在-40℃以上的正常工作范围内。试验表明,该控制系统在低温环境中能够完成对壳体内部环境温度控制,且系统的实际功耗约为120W,具有实用性强,功耗低的特点,为飞行高度大于1万米的高空无人机电子设备的工作环境温度控制提供了可靠的解决方案。     

An optimal fuzzy PID controller

This paper introduces an optimal fuzzy proportional-integral-derivative (PID) controller. The fuzzy PID controller is a discrete-time version of the conventional PID controller, which preserves the same linear structure of the proportional, integral, and derivative parts but has constant coefficient yet self-tuned control gains. Fuzzy logic is employed only for the design; the resulting controller does not need to execute any fuzzy rule base, and is actually a conventional PID controller with analytical formulae. The main improvement is in endowing the classical controller with a certain adaptive control capability. The constant PID control gains are optimized by using the multiobjective genetic algorithm (MOGA), thereby yielding an optimal fuzzy PID controller. Computer simulations are shown to demonstrate its improvement over the fuzzy PID controller without MOGA optimization     

基于Matlab的模糊PID控制系统设计及仿真

模糊PID控制是利用PID参数整定经验来使模糊控制器自动整定其参数,从而使PID控制器以变应变。文中采用Matlab软件设计模糊PID控制器,并应用于控制锅炉液位。通过实验仿真比较研究PID控制、模糊控制及模糊PID控制的控制效果。实验结果显示,模糊PID控制效果理想,具有较好的应用前景。     

微气压传感器测试系统的真空自动控制研究

针对微热板式微气压传感器的动、静态性能测试,建立了一套保持真空度稳定的控制系统。参考MATLAB的仿真结果,分别采用模糊控制与模糊PID控制算法设计出控制器,对传感器测试系统的真空度进行了实时控制研究,探讨并分析了真空度动态平衡的控制问题。结果显示,调整系统控制量的模糊PID控制稳态误差小、鲁棒性比较好,可以有效地对测试环境进行真空度调节和设置,能够解决传感器所需气压测试环境10~1000Pa的实时气压控制问题。     

微气压传感器测试系统的真空自动控制研究

针对微热板式微气压传感器的动、静态性能测试，建立了一套保持真空度稳定的控制系统。参考MATLAB的仿真结果，分别采用模糊控制与模糊PID控制算法设计出控制器，对传感器测试系统的真空度进行了实时控制研究，探讨并分析了真空度动态平衡的控制问题。结果显示，调整系统控制量的模糊PID控制稳态误差小、鲁棒性比较好，可以有效地对测试环境进行真空度调节和设置，能够解决传感器所需气压测试环境10-1000Pa的实时气压控制问题。     

自适应模糊PID控制器在供水系统中的仿真研究

对于恒压供水的复杂控制系统,常规的PID控制器难以保证系统在任何工况条件下始终具有较好的控制性能。将模糊控制理论应用于供水系统,设计出了一种自适应模糊PID控制器,通过仿真实验表明:在恒压供水系统中,自适应模糊PID控制较传统PID控制具有更好的静态和动态特性。     

直流调速系统减少超调及加强抗扰的研究

建立双闭环直流调速系统仿真模型,设计了一2输入1输出的转速模糊控制器,明显改善了系统动态性能.为了提高系统对电网电压谐波抗扰性能,进一步设计了PD混合模糊控制器,发现PD混合模糊控制器对高频正弦扰动的抗扰性能明显优于传统PID控制器.     

模糊PID在拉拔机控制系统中的应用

针对拉拔机在拉拔的过程中因负载大小不同而引起不稳定和抖动的现象,设计了模糊PID控制器。模糊PID以系统偏差和偏差变化率作为输入,通过修改PID控制器的参数来获得满意的动态和静态控制性能。仿真结果表明,模糊PID在上升时间和稳态时间上分别比传统PID控制器缩短了0.119 s和0.503 s,在快速性和稳定性上明显优于传统PID控制器。采用这种控制器改善了控制系统的动态性能,提高了系统的控制精度。     

一种基于PLC的模糊自适应PID控制器设计

通过对模糊自适应PID控制器设计过程的详细分析,提出了一种基于PLC查表方式实现模糊自适应PID控制器的方法,实现了基于PLC的自适应模糊PID控制器的设计,并应用于实际的控制系统中。结果表明,用PLC实现模糊自适应PID控制简单实用,适于工业控制系统应用。     

模糊控制在垂直发射导弹滚转回路中的应用

针对导弹在垂直发射过程中燃气舵复杂及非线性的特点,设计了一种模糊PID控制器控制三回路,该控制器将工作人员的经验结合其中,利用模糊控制理论能够在线实时整定PID参数,克服了传统PID控制器的一些缺点,通过Simulink仿真表明,该控制器可使性能得到明显改善。证明了该方法的有效性。