基于自抗扰技术的无人机自主避障研究

摘要：随着无人机民用化的持续加速, 其应用场景越来越复杂, 自主避障技术成为拓宽应用领域的技术瓶颈. 自主避障技术的突破, 无疑成为无人机更大规模应用必要条件. 自抗扰控制器技术, 是发扬PID控制技术的精髓并吸取现代控制理论思想归纳探索而来. 自抗扰控制器具有的不依赖被控对象精确模型、算法简单、参数易于调节的特点, 使其适合作为无人机自主避障的控制算法来应用. 针对无人机避障中位置给定阶跃信号幅值较大且幅值不定的情况, 传统PID控制器快速性不能很好满足要求且需要重复调节参数, 而自抗扰控制器则具有更好的鲁棒性. 为了更好的实现无人机自主避障, 设计了基于自抗扰控制器的外环位置控制器, 对基于自抗扰的无人机自主避障系统进行仿真和实验研究, 并与传统双环PID控制器进行对比分析, 结果证明外环控制器采用自抗扰控制器的无人机自主避障系统的可行性.     

非接触式电能传输系统功率及效率影响因素

搭建以实验模型为基础的非接触式电能传输系统仿真计算模型,考虑该系统实际应用中疏松耦合变压器可能出现的不理想工作情况,利用ANSYS有限元仿真软件分析变压器不同气隙厚度、横向、纵向不同侧移距离下电感参数的变化趋势,通过实验举例验证上述仿真计算的可行性。实现疏松耦合变压器原副边两侧电路的解耦,对不同频率下的系统进行电容补偿,分析变压器原副边分别谐振情况下系统功率和传输效率的影响因素,研究系统功率和效率随负载电阻、频率和电感参数的变化规律,为提高非接触式电能传输系统的优化设计提供参考。     

基于多传感器的无人机避障方法研究及应用

随着无人机巡检作业方式应用越来越广泛,巡检过程中对障碍物检测并进行避障显得愈发关键。若无人机碰到杆塔或线路不仅会造成无人机自身的损坏,还会对居民用电造成影响,给检修带来麻烦。毫米波雷达、激光雷达、双目视觉传感器在机器人避障中有广泛应用。但是基于输电线路巡检的多旋翼无人机的实际情况,传感器器件的选型、尺寸、重量,以及障碍物信息与飞控的融合,显得尤为重要。通过对多旋翼无人机搭载毫米波雷达、双目视觉传感器、差分GPS进行了研究,采用多传感器融合方法检测障碍物,利用虚拟力场法(VFF)进行航迹重规划,并实际飞行验证。测试表明该方法对杆塔避障取得了较好的应用效果。     

基于双目视觉的障碍物检测方法研究

随着无人机自主避障技术的发展,无人机的在线环境感知能力显得愈发重要。环境感知的重要组成部分便是障碍物的检测。与超声波、毫米波雷达这些只能检测出障碍物距离的传感器相比,视觉传感器具有独特的优势,因此成为多旋翼无人机进行自主避障的热点。本文采用双目立体视觉技术对多旋翼无人机前方视野内的环境进行障碍物检测,提出了一种基于柱状图的障碍物检测方法。首先,利用双目视觉传感器获取图像并进行图像处理;其次,把图像分成若干个柱状图的区域,提取每个柱状图区域里的障碍物深度信息;再次,检测柱状图区域里的障碍物相对于多旋翼无人机的方向;最后,通过室内环境进行算法验证。实验结果表明该方法的有效性,成功完成了室内未知环境下多旋翼前进方向的障碍物检测工作。