喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制

针对所搭载药箱内药液变化导致四旋翼植保无人机喷洒作业品质下降的问题,为实现喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制,提出一种喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制方法.在考虑喷洒作业下药液变化影响的前提下,建立了四旋翼植保无人机的非线性动力学模型.在原有PD控制的基础上,引入模糊控制器对控制参数进行在线自适应整定,从...     

农用植保旋翼无人机地面监控系统的设计与实现

植保无人机凭借其低成本、高效率、精准快速作业等优点,在农业植保领域得到快速发展,成为现代农业的一种重要装备。为了能够实时远程监控农用植保旋翼无人机的飞行状态信息,提高无人机飞行作业安全和作业质量,进行更好的飞行控制管理,设计并实现了植保旋翼无人机地面监控系统,可实现与植保无人机的远距离实时通信、监测飞行姿态、显示飞行作业轨迹和飞行控制等操作。地面监控系统采用嵌入式树莓派2作为硬件平台,2.4G无线模块实现数据收发,使用跨平台C++图形用户界面应用程序框架Qt对地面监控系统软件功能和交互界面进行开发,并制定了旋翼无人机与地面监控系统之间的数据通讯协议。该系统实际测试表明:监控系统可长时间连续稳定的工作,有效实现了对农用植保旋翼无人机实时监控与操作。     

基于自适应调控技术的农田监测无人机设计

以农田监测用四旋翼无人机为研究对象,针对控制过程出现的强振动和干扰信号,采用自适应调控技术建立了一套四旋翼无人机自适应控制系统。当外界干扰信号频率不断提高时,四旋翼无人机自适应控制器能够有效地对外界干扰进行抑制,同时对不确定因素进行自适应。四旋翼无人机自适应控制器有效解决了由无人机自身产生的振动干扰信号,对瞬态响应过程中的误差信号进行跟踪,确保无人机具有较好的瞬态性和飞行控制稳态性能。     

基于自适应RBF神经网络具有模型不确定性的四旋翼无人机指定时间预设性能控制方法

四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点,在飞行过程中很容易受到外界干扰,进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此,提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先,针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立,并且在执行任务过程中存在外部未知扰动问题,提出了一种基于指定时间预设性能控制方法,将四旋翼无人机的轨迹跟踪问题转换为对位置子系统和姿态子系统的期望指令跟踪问题;其次,在设计控制器过程中,为了解决“微分爆炸”问题产生的滤波器误差,引入一种新型滤波误差补偿方法,通过RBF神经网络逼近外部未知扰动,并将预测结果补偿给控制器以提高轨迹跟踪的鲁棒性。最后,应用仿真模拟方法验证无人机控制系统稳定性和性能优势,通过飞行试验验证,微风聚拢环境下实际飞行轨迹与仿真模拟结果趋于一致,自主轨迹跟踪起降位置偏差小于1cm,证明了所提出算法的有效性。     

四旋翼无人机移动平台跟随降落系统设计

【目的】四旋翼无人机以自主悬停、垂直起降、控制简易的特性被广泛应用于市场,但无人机续航能力以及控制精度要求影响着各项工作的开展。【方法】本研究设计了一种跟随降落系统,将四旋翼、无人车、UWB、视觉降落系统分阶段融合构成一个对移动平台的跟随降落系统,详细分析了四旋翼无人机跟随移动平台的总体设计、UWB定位系统设计、机器视觉处理及数据融合处理等系统设计,并将无人机分成三轴方向对飞行数据进行了卡尔曼滤波处理实验。【结果与结论】该系统与传统定位系统GPS相比,增加了UWB定位与OpenMV导航降落,卡尔曼滤波后的飞行轨迹与小车轨迹更接近,实现了无人机跟随移动平台,提高了跟随移动平台飞行的精确度,减少了无人机在飞行过程中因误差与自然因素导致飞行出现偏移的状况,为后续无人机降落于无人车上提供了更高的精准度与安全性,使户外无人机搜救工作的续航有了更大的保障。     

多旋翼农用无人机功率能耗模型构建与试验验证

续航时间是无人机的重要性能指标之一,在此构建多旋翼农用无人机功率能耗模型,进行续航时间的计算,并通过试验验证模型的准确性。构建了针对多旋翼农用无人机功率能耗计算的理论模型,搭建无人机测试平台,通过改变无人机质量与作业速度,对测试无人机进行试验。6组试验结果表明:悬停状态下,测试无人机续航时间为理论续航时间的89%～93%,作业飞行状态下测试无人机续航时间为理论续航时间的80%～83%。构建的理论模型可以用于多旋翼农用无人机续航时间的计算和预测,具有一定的应用价值。     

农用多旋翼无人机作业能耗白盒模型构建与试验

为了减少因能量有限而导致无人机飞行时间有限的问题，研究农用无人机在飞行时的作业能耗是十分必要的。本研究以农用多旋翼无人机为研究对象，采用白盒建模的方法，依照动力系统各部件原理，构建了农用无人机的飞行总效率模型，再根据农用无人机的飞行特点，建立了一种针对农用无人机的作业能耗模型，并通过对农用无人机的速度、载荷和航程这3个动态参数分组试验得到的数据进行了验证。结果表明，模型具有较高的精度，最大平均误差约为6.582%,最大绝对误差中位数约为7.654%。最后对模型的各个参数进行分析，引入模型修正系数对模型进行修正，修正后的模型精度相比修正前的最大平均误差减少约3.092个百分点，误差中位数减少约3.612个百分点，修正后效果显著。本研究构建的理论模型可以用于农用无人机作业能耗的计算和预测，在规划无人机任务前就可以得到相应的作业能耗并进行优化，也可以适配不同控制器的其他旋翼机型，具有一定的应用价值。     

四旋翼无人机位置与姿态控制研究发展综述

四旋翼无人机是一种常见的空中机器人,被广泛应用于军用和民用领域。笔者针对四旋翼无人机的位置控制和姿态控制的研究进展进行了回顾与总结,分析了位置控制与姿态控制的特点与难点,详细介绍了自抗扰控制、自适应控制、反步法控制、数据驱动控制、主动抗扰控制及滑模控制等目前常见控制技术,并对四旋翼无人机飞行控制的关键问题与困难进行了分析与展望。     

多旋翼农用植保无人机的正确使用与维护

多旋翼农用植保无人机能显著提高农药喷洒效率,减少农药浪费,降低对操作人员的伤害,同时也可解决劳动力缺失的难题。该文介绍了多旋翼农用植保无人机的优点及使用与维护方法。     

植保无人机的应用特点与变量施药技术研究

多旋翼植保无人机是我国农业无人机植保的新方式,近年来不仅发展速度快,而且体现出了显著的作业优势,通过对现阶段农用植保无人机作业特点进行分析,说明了多旋翼植保无人机作业时的优势与不足,并对植保无人机应用变量施药技术的实施方式进行了研究与总结,说明了在植保无人机上应用变量施药技术的必要性。     

农用无人机移动补给平台自主降落算法与试验

为实现根据无人机作业位置改变中途补充能源或喷洒物的起降地点,增加无人机有效作业时间,提高无人机作业效率,设计了无人机移动补给平台。通过研究农用无人机自主降落过程,提出一种基于模糊逻辑和比例积分微分(Proportional-integral and derivative,PID)分段控制的农用无人机跟踪降落算法,该算法既拥有PID算法的高精度,又兼顾模糊控制算法响应速度快、超调量小、鲁棒性强的优点。目标轨迹跟踪预测由粒子滤波器跟踪算法和轨迹拟合算法相结合进行求解。仿真和现场试验表明,与单一的PID算法和模糊逻辑算法相比,分段控制算法能够把农用无人机对移动补给平台的跟踪误差缩小到6. 7 cm以内,在移动补给平台上的降落精度控制在7. 2 cm以内。     

四旋翼无人机的应用与发展综述

参照黑河学院大学生在参加"全国大学机器人大赛"中设计并实现了四旋翼无人机的经验,讨论了四旋翼无人机技术,总结了四旋翼无人机的应用与发展方向。期望对大学生就业发展、专业的应用型建设方向有所帮助。     

智能植保无人机的关键技术及作业优势分析

多旋翼农用植保无人机具有显著的智能控制特点,能够在无人控制的状态下自主完成高效的植保喷雾作业,相对于传统的轮式植保机械具有高效、优质、低污染等特点.从植保无人机的结构及组成出发,介绍了智能植保无人机主要系统功能,总结了植保无人机的关键技术,强调了智能植保无人机的应用优势及发展趋势.     

飞行速度对无人机喷雾流场影响规律数值分析

为了解单旋翼无人机飞行速度对于其喷雾流场和雾滴沉积分布的影响,采用ANSYS FLUENT开展了单旋翼无人机喷雾作业气液两相流场的数值分析研究,重点分析了单旋翼无人机的飞行速度对于其喷雾流场的影响规律。数值分析的结果表明:单旋翼无人机下方的旋翼风场沿主旋翼的旋转方向具有一定的旋转分量,气流流速随离地高度的增大而增大;随着单旋翼无人机飞行速度由3m/s增加至5m/s,雾滴轨迹与水平线的夹角由25°减小到17°,沉积采样带上的变异系数CV均值由0.95减小到0.3;随着飞行速度的增大,雾滴沉积均匀性随之提高,单旋翼无人机的飞行速度对于其雾滴沉积均匀性具有显著影响。本文采用了更为贴近于实际的CFD模拟方法,可以比较准确地模拟出实际的雾滴沉积情况,为单旋翼无人机实际作业提供具有参考价值的指导。     

农用无人遥控飞行器优势和效益分析

<正>阜新市地处丘陵地带,耕种面积达780万亩,每年需要大量的农业植保作业(即病虫害防治、查勘灾情)。而我市农作物的植保作业基本上是手动机械即人工作业。在植保作业季节,每年都有农药中毒甚至因农药中毒死亡事件发生,且农药残留造成了环境污染的恶果。推广应用农用无人飞行器非常必要。一、农用无人机简介农用无人机由三部分组成:飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、飞控系统、喷洒系统。其作业形式是通过     

农用无人机自主飞行技术研究与趋势

随着人工智能、深度学习的快速发展,无人机自主飞行技术已然成为无人机智能化评价之一。在精准农业与智慧农业的倡导下,无人机在农业领域发展迅猛。农用无人机应用场景包括:作物授粉、喷洒作业、农情监测、打顶剪枝、疏花疏果及畜牧跟踪,其自主程度重要性不言而喻。综述国内外无人机飞行技术研究现状,介绍农用无人机在自主控制方法、避障方法、轨迹规划算法以及精准喷洒方法的研究进展,分析指出农用无人机系统自主环境感知能力差、信息处理速度慢、路径规划算法收敛慢、作物识别率低等不足,提出采用多传感器组合、双冗余控制、多算法融合和基于深度学习的作物特征识别等改进方法。本文为农用无人机自主飞行技术满足智能作业需求提供理论基础。     

植保无人机飞防作业应用特点与存在问题分析

植保作业的能力关系到农业生产的产量和经济效益,植保无人机作业作为近年来兴起的新式农业植保形式,有效提高了植保作业的工作效率。从现阶段农用植保无人机应用情况出发,分析了多旋翼植保无人机的应用特点与优势,并总结无人机技术普及中存在的问题。     

带播种装置的植保无人机推广应用分析

介绍了多旋翼农用植保无人机加装播种装置的工作原理,并结合该机具在金湖县的推广应用情况,分析了其作业优势及推广应用前景.     

基于多旋翼无人机在灾害现场救援中的应用

随着现代控制理论的发展,无人机的可控性越来越成熟,其应用领域也逐步得到扩展。研究多旋翼无人机的技术性能,结合各种灾害场景特点,加强无人机对人的替代,不仅能够提高抢险救灾工作的时效性,而且能极大地减少人员伤害和灾害造成的人身财产损失。因此,本文研究探讨了多旋翼无人机在灾害现场救援中的具体应用,仅供参考。     

四旋翼无人机喷施肥控制系统的试验台分析

针对四旋翼无人机在喷施肥作业中应用少的问题,设计一台四旋翼无人机和液态肥相结合的试验台,研制一套旋翼无人机水稻叶面肥喷施控制系统。试验以四旋翼无人机为基础,以旋翼无人机的喷孔为研究对象,实现对大面积农田液态肥高效、便捷、损耗少的喷施效果。因室内不同飞行参数和外部风速变化对无人机有效喷雾范围的影响,运用Design-expert 8.0.6对液滴沉积测试结果进行数据处理,根据有效喷雾范围的理论宽度和实验室测试分析外部环境条件变化对有效喷雾范围的影响,建立有效喷幅和参数之间的回归模型,确定适合现场运行的四旋翼无人机的最佳参数组合。试验结果表明：在室内试验中,当行驶速度一定时,有效喷幅随着无人机作业高度的增加先增加后减小,最佳的无人机喷药高度在2.0～2.5m范围内,有效喷幅范围为4.6～5.5m;当无人机作业高度一定时,有效喷幅随速度的增加先增加而后变小,当无人机高度在2.5m,行驶速度为1m/s时得到最佳有效喷幅,宽度为5.5m,变异系数为24.8%。