无人直升机飞行姿态控制平台设计

无人直升机飞行姿态控制平台建设是实现其无人自主飞行的关键环节。为小型单旋翼带尾桨式微型航模直升机("雷虎90")设计构建了基于PC104以及DSP+CPLD的飞行姿态控制平台。采用"机载上位机-机载下位机-地面站"的系统架构方式,保证了机载系统的可靠性并具有足够的信息处理能力。使用数字增量式PID控制算法对无人机飞行姿态的控制,并通过飞行试验对控制平台和控制算法进行验证。     

飞行汽车项目促进模块化垂直起降运输无人机的发展

长期以来,美国十分重视无人航空器的发展。受“飞行吉普车”项目的启发,洛克希德·马丁公司推出了一种融合复合直升机技术和无人机技术的模块化运输型无人机概念。本文就飞行汽车项目在模块化垂直起降运输无人机发展中的应用分析。     

植保无人机仿地飞行控制研究

植保无人机在进行植保作业时常遇到高低起伏的地形,并且常常需要视距外作业,为了保证作业效果,仿地飞行功能成为植保无人机的必备功能。现以Z-3N无人直升机为平台,使用毫米波雷达进行高度测量,对植保无人机如何实现仿地飞行进行了系统的研究,通过试飞验证,取得了较好的仿地飞行效果。     

基于DSP平台的微型UAV视觉系统

视觉系统是微型无人自主飞行器(UAV)的重要组成部分.一个完善的视觉系统可以完成航空拍摄、目标识别、视觉导航等多项任务.针对微型UAV固有的特点,选择DSP作为硬件处理平台,以随机Hough变换作为图像识别算法,详细介绍了如何构建一个微型UAV视觉系统.以RAPTOR 60级V2型直升机作为飞行平台,对该视觉系统的实用性进行了验证.     

无人机自主着陆纵向控制律设计

针对无人机的自主高精度定点着陆,应用自适应内模控制(AIMC)原理设计了自主着陆纵向飞行控制律。以轮式无人机为平台,将纵向非线性模型解耦并线性化。然后,以地速和下沉率为控制目标,应用AIMC理论设计了纵向飞行控制律。通过对AIMC滤波参数进行自调整改善了系统的动态特性,基于对模型的辨识增强了系统的鲁棒性。在顺逆风6m/s的条件下对AIMC系统进行了数字仿真,结果显示其落点精度达到前后向30 m范围内。与传统内模控制(IMC)系统相比,提出的自适应内模控制(AIMC)系统在动态性能和落点精度等方面均有明显提高。最后,搭建了半物理测试平台,通过半物理仿真测试复现了系统数字仿真结果,验证了系统功能的完整性和协调性。     

小型涵道式无人机控制系统分析

由于小型涵道飞行器结构尺寸小、重量轻、功能复杂等特点,决定了其飞行控制系统具有同样的特点。为了实现无人机自主飞行的控制目的．可采用系统集成技术、方法、MEMS传感器及电子元器件,从而构造飞控系统平台。重点分析了小型涵道无人机控制系统的组成及基本功能,并对各部分做了详细论述。     

基于51单片机的无人直升机航模控制系统的设计

以450级航模直升机为平台,设计了一种低成本、具备一定自主飞行能力的无人直升机飞行控制系统,研究实现各模块功能的算法,使该控制系统的运行效率最大化。     

某型无人直升机飞行传感器故障模拟与容错技术研究

针对某型无人直升机半实物仿真系统中传感器故障模拟与容错技术问题,设计了无人直升机飞行传感器模拟系统来模拟大气数据计算机、无线电高度表、GPS机载传感器等信号,对无人直升机的高度、升降速率和速度进行了故障仿真、替代容错处理及模态容错处理,提出了软件故障注入方法并实现了传感器模拟信号的注入,采用VC6.0设计了以上3种传感器的故障注入程序,实现了对无人直升机传感器故障容错设计的验证。研究结果表明,采用该设计验证方式能准确验证无人直升机传感器故障容错的有效性。     

四旋翼飞行器姿态角的自切换串级PID控制方法

四旋翼飞行器的姿态控制是无人机稳定飞行的关键技术之一。针对复杂多变作业条件下飞行器参数会经常发生变化的问题,在典型控制方法的基础上提出一种自适应的智能控制方法。首先,根据牛顿欧拉定律推导出无人机在地理坐标系下的动力学模型,并对其中参数进行测量计算;然后基于三角形隶属度函数建立模糊控制器,作为外环自主切换的两种控制方式之一,并设置平滑切换过程;最后结合外环对姿态角的控制方法以及内环对角速度快速调整的PD控制方法,实现了无人机串级PID控制方法。仿真和实验结果表明,该系统能够有效控制四旋翼飞行器的飞行姿态。相比较其它算法,其具有更好的鲁棒性和姿态调节的快速性。提升了无人机在飞行过程中抵抗环境扰动和系统动态响应的能力,为四旋翼飞行器控制研究提供了重要的理论与实践基础。     

多无人机编队飞行硬件在环测试平台系统的研究

为了能够验证基于各种智能算法所设计出的多无人机近距耦合编队飞行控制器的工作性能,研制了一套新的、低成本的硬件在环测试平台系统,由基于DSP技术的飞行控制子系统、基于Statemate技术的飞行控制子系统虚拟原型机和地面测试子系统组成,并阐述了各子系统的硬软件结构及其关键技术.最后,利用该测试平台,对所研究的多无人机编队飞行模型和编队飞行控制器进行了测试.试验结果表明,该测试平台系统可以测试编队控制器在不同条件下对无人机编队飞行的控制效果,同时也可通过该平台来进一步证明所研究的编队飞行控制系统相关理论算法的正确性和有效性.     

浅谈卫星通信系统在无人直升机上的应用

本文介绍了无人机卫星通信系统国内外使用情况与未来发展方向,并阐述了国内一种运用在无人直升机上的卫星通信系统,该系统具有重量轻、体积小、抗旋翼遮挡能力强、跟踪技术稳定等特点。     

某型高速 无人 靶机飞行控制的设计与 实现

按照某型高速无人靶机飞行特性和性能要求,详细给出了基于DSP为处理核心的飞行控制系统硬件组成和逻辑功能结构,介绍了无人靶机飞行控制策略,设计并开发了配套的地面测控程序,并进行靶机的半物理仿真实验。仿真结果表明该飞行控制系统性能良好,符合高速无人靶机的飞行要求,并成功应用于某型无人机飞行试验。     

多旋翼姿态解算中的改进自适应扩展Kalman算法

提出了一种改进的Sage-Husa自适应扩展Kalman滤波算法,用于保证多旋翼无人机在噪声统计特性未知且时变、振动为主要扰动源、姿态角高动态变化等飞行条件下飞行姿态角解算的精度与稳定性。该算法采用微机电系统陀螺仪实时动态解算的姿态角方差估计系统噪声方差;并采用自适应滤波算法在线估计量测噪声方差,从而保证滤波的精度与稳定性;同时引入滤波器收敛性判据,结合强跟踪Kalman滤波算法来抑制滤波发散。飞行实验与分析表明:改进算法解算的俯仰角与横滚角均方根误差分别为1.722°和1.182°,明显优于常规的Sage-Husa自适应滤波算法。实验还显示:改进的算法自适应能力强、实时性好、精度高、运行可靠,能够满足多旋翼无人机自主飞行的需要,若对参数进行适当修改,还可应用于其它动态性能要求较高的导航信息测量系统中。     

某型高速无人靶机飞行控制的设计与实现

按照某型高速无人靶机飞行特性和性能要求,详细给出了以DSP为处理核心的飞行控制系统硬件组成和逻辑功能结构,介绍了无人靶机飞行控制策略,设计并开发了配套的地面测控程序,并进行靶机的半物理仿真实验。仿真结果表明,该飞行控制系统性能良好,符合高速无人靶机的飞行要求,并成功应用于某型无人机飞行试验。     

无人机移动自主回收着陆原理及控制方法

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对难以精确获取无人机动态位置的问题,提出了多传感器信息融合定位和伺服转台聚焦跟踪的目标定位方法;其次,为完成对无人机的快速高精度跟踪,提出了基于无人车和Stewart平台的双级跟踪控制策略;最后,为了解决无人机着陆过程冲击大、重心失稳等问题,设计了基于模型预测的平稳性控制算法和基于自适应变阻抗的柔顺控制算法,在实时调整承接面位姿的同时做到了主动柔顺承接。搭建了由目标定位系统、无人车和Stewart平台组成的原理样机,验证了本原理的可行性及控制算法的有效性,该方案和技术已成功运用于某型号固定翼无人机自主回收。     

风力发电机叶片无人机检查路径规划技术研究

多旋翼无人机由于其悬停性能好、便于起降、易于维护等特点,被广泛运用于各种巡检场合,随着微控制器技术的不断进步,多旋翼无人机的通用飞控算法已能适应常规飞行任务需要,但仍无法满足特定工况下的巡检任务需求.本文首先简单介绍了多旋翼无人机及其驱动模型,随后介绍了风力发电机叶片自动巡检场景的任务需求,提出了基于前馈控制的提高无人...     

自主无人机导航及数字飞行控制系统的研制

介绍了数字式无人机飞行控制系统的硬件组成和主要特点,详细阐述了该数字飞行控制系统自主飞行的控制律的设计原理及软件实现方法。半物理仿真结果表明,该数字飞行控制系统能够较好地实现自主导航。     

无人机飞行控制系统软件故障注入方法研究

本文介绍了应用软件故障注入技术实现无人机飞行控制系统可靠性的评测方法。通过在无人机飞行控制计算机的外部数据总线上截获飞行参数,模拟无人机系统的硬件故障,构建故障模型并实现故障注入过程。实际应用表明该系统可以有效评估无人机飞行控制系统的故障检测、系统可靠性和容错能力。     

微型无人直升机三轴飞行仿真转台

为了配合微型无人直升机飞行控制系统和惯性导航系统的研究,设计了一种基于MR-J2S交流伺服系统的新型三轴飞行仿真转台。该转台采用卧式布局,电机驱动的方式,使用光电编码器作为反馈元件,系统构成上、下位机两级控制结构,具有较高的测量精度、结构简单、造价低廉等特点。试验结果表明,能够满足微型无人直升机半实物仿真的要求。     

小型无人直升机自转建模与控制策略研究

针对小型无人直升机动力失效后的自转着陆问题,建立了直升机自转飞行动力学模型。根据直升机自转飞行过程中的下降速度变化,将飞行过程分为加速下降、稳定下降和减速着陆 3 个阶段,设计了相应的控制策略。仿真结果表明,该模型具有较高的精度,实现了直升机自转飞行的安全着陆。研究成果对小型无人直升机自转飞行的研究具有一定的参考意义。