基于四轴飞行器的定点投放系统设计

本文综合运用传感器技术、遥感技术与控制算法,设计了一种基于四轴飞行器的定点投放系统,可以更有效地实现灾害救援。本系统采用STM32单片机为主控制器,结合姿态传感器、导航传感器、动力以及远程无线通讯部分,完成了系统的硬件设计;软件部分设计了传感器数据采集、惯性测量和姿态角解算、串级PID控制以及定点投放控制程序。试验结果表明,该系统实现了定点投放功能,达到预期目标。     

微型四旋翼实验平台设计

惯性导航器件是测控技术专业的核心课程,为便于学生深入掌握各种惯性器件的使用,设计了微型四旋翼实验平台。该实验平台以Atmega328p单片机作为控制器,采用集成三轴加速度计和三轴陀螺仪的MPU-6050作为姿态传感器,使用NRF2401模块采集控制信号,运用欧拉角法计算飞行器在空中的姿态,并用PID对飞行器进行闭环控制,以达到稳定飞行的目的。实验平台预留定高、定位、图像传输、PID控制等扩展接口,便于学生进行二次开发。     

一种微型四轴飞行器设计

伴随着多旋翼飞行器技术的日益成熟,四轴飞行器因具有结构简单、能耗低、体积小等优点,得到广泛应用。该文旨在设计一种采用STM32芯片作为主控芯片,以运动传感器MPU6050作为姿态传感器,通过2.4G无线通信模块与遥控板进行通信,使用PID控制算法通过PWM方式驱动空心杯电机实现遥控控制的微型四轴飞行器。该飞行器采用一体化设计,结构简单,制作方便,可以作为四轴飞行器的科普学习及STM32学习平台。     

基于多元智能理论的单片机实训项目的方案设计与实施

针对实训教学中对学生评价片面、能力挖掘不够等问题,结合多元智能理论,以单片机实训为例,对教学设计进行研究。同时以"彩灯控制器的设计与实现"为例,分析单片机实训涉及的智能,总结在实施中的注意事项,为改善单片机的实训教学,激发学生潜能,提高实训教学质量,提供了一定的经验。     

基于BP神经网络的PID控制算法在四轴飞行器中的应用

四轴飞行器是一个非线性、时变的控制系统,由于典型PID算法缺乏自适应能力,典型的PID控制算法对四轴飞行器无法达到较好的控制效果,于是提出了基于BP神经网络的智能PID控制算法。本文首先通过选取适当的坐标系统对旋翼受力进行了近似和简化处理建立其数学模型,根据得到各通道的传递函数,然后使用BP神经网络PID控制方法对四轴飞行器进行控制,实现PID参数自动调整,结果表明BP神经网络PID控制对非线性系统及其参数具有良好的控制效果,而且具有更好的适应性,同时也具有很好的逼近和容错能力。     

基于红外通信的单片机实训平台的设计

在单片机实训教学过程中,通常使用单一模式化的实训项目,限制了学生的能动性,同时也不利于学生开阔视野,提供丰富的实训项目,充分尊重学生的兴趣爱好和注重个体差异,为实训教学提出了新的要求。从项目实训多元化的需要出发,以试卷保密为应用背景,利用单片机设计了基于红外通信的试卷保密箱系统,能够实现时间信息的传输和存储,通过严格控制试卷箱锁的开关时间达到对试卷保密的作用。实验证明,该系统可靠有效,能够较好地满足单片机实训多元化教学的需要。     

基于收缩反步的四旋翼飞行器控制

针对四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,将增量稳定性应用于控制器设计,提出了一种基于收缩理论与反步法的四旋翼飞行器控制算法。首先,介绍了基于微分几何的收缩理论并给出了四旋翼飞行器的动力学模型;其次,使用收缩反步控制求解出四个控制输入信号,以实现飞行器的期望轨迹跟踪。整个系统采用双回路结构,外环控制飞行器位置,内环控制飞行器姿态;最后,分析了系统的增量稳定性与李雅普诺夫稳定性。收缩反步与积分反步的对比实验表明,应用收缩反步控制算法的飞行器系统收敛性更强,能够精确地完成轨迹跟踪任务。     

多点无线温湿度采集实训系统的设计

项目驱动法是单片机实训中普遍使用的方法,开发综合实训项目对实验者提出了新的要求,从温湿度测量的实际需要出发,结合单片机实训设计了一个多点无线温湿度采集系统。由于温湿度空间分布不均,通常要求进行多点测量,用单片机作为核心控制器,结合数字式温湿度传感器和无线通信模块,在分散的地理空间建立传感器网络,实时采集温湿度信息。对系统原理进行了介绍,设计了硬件电路和软件流程。系统涉及单片机工程中常用的数据采集、无线通信、人机接口等内容,能较好地满足实训项目的要求,也可运用于多种场合的温湿度测量。     

基于ARM处理器的四旋翼无人机自主控制系统研究

为实现四旋翼无人机的自主飞行控制,设计并搭建了四旋翼无人机的硬件飞行控制平台.该平台采用自行组装的四旋翼飞行器作为本体,航向姿态参考系统(AHRS)MTi-G单元作为主要机载传感器,ARM嵌入式系统芯片作为主控制器,AVR单片机作为超控单元.基于四旋翼无人机的非线性动态模型,采用内外环结构的PD控制算法,构造了无人机的位置与姿态跟踪控制器.实现了四旋翼无人机滚转角、俯仰角和水平纵向、横向位置共四个自由度的自动控制.实验结果表明,本文提出的机载控制系统设计取得了较好的飞行控制效果.     

简易室内定高四旋翼飞行器设计

本文设计一款可在低空区间(对地高度0.3~5 m)保持指定高度飞行的简易四旋翼飞行器。控制器采用STM32F103RCT6单片机,通过惯性测量单元集成的数字传感器MPU6050和超声波测距模块分别测量得到飞行器的姿态角信息和飞行器对地高度,从而实现近地定高飞行目的。该四旋翼飞行器体积小、飞行灵活、有一定的运载能力,且成本低廉易于实现,该设计为室内等狭小空间的探测提供了理想平台。     

基于STM32的四旋翼飞行姿态串级控制

对四旋翼飞行器飞行姿态的稳定控制问题进行了分析,设计了基于STM32系列微控制器的稳定控制系统。STM32以ARM Cortex-M3为内核,拥有强大的运算能力,作为四旋翼飞行器的飞行姿态控制器的主控芯片。采用四元素融合滤波算法对陀螺仪和电子罗盘等多传感器采集的数据进行飞行姿态解算。结合串级PID控制算法实现四旋翼飞行姿态控制系统设计。仿真及实验结果表明该控制系统符合设计要求,达到了对四旋翼飞行器飞行姿态稳定控制的目的。验证了基于STM32的串级飞行姿态控制的有效性,为后续研究奠定了基础。     

四旋翼飞行器的设计与实现

在分析四旋翼飞行器工作原理的基础上,以STM32单片机为控制器,用MPU-6050检测飞行姿态和加速度,nRF24L01实现无线通信,USB串口上位机进行监控,完成四旋翼飞行器的设计。以惯性测量模块采集实时数据,采用卡尔曼滤波器进行姿态算解,运用PID算法以PWM方式驱动飞行电机。通过对系统的软硬件进行设计,完成了飞行器实物的制作和飞行测试。测试结果达到了设计要求。     

对四轴飞行器的姿态控制器的设计与仿真

四轴飞行器具有直升飞机一样垂直升降的功能,同时也具有直升飞机无法具备的灵活的六自由度飞行的特点,本文将尝试从俯仰-滚转动力系统和航向动力学系统的角度来建立方框图,对四轴飞行器的姿态控制器进行设计与仿真。     

光机电一体化实训项目的设计与实践

针对电子实训课程中项目单一情况,设计了一套可用4种方法实现的,光机电一体的直流电机调速控制实训项目,项目设计主要包括单片机、功率驱动、转速测量、LED显示保护电路及传动机构6部分,每部分均可用多种方案实现,在教学实践中激发了学生的兴趣和激情,切实提高了学生的工程设计能力和解决工程问题的能力,起到了四两拨千斤的效果。     

智能车嵌入式实训系统项目设计

单片机实训和ARM实训是嵌入式实训中两个重要的内容,虽属两种不同内核的控制器,但其外部接口技术重合度较大。从嵌入式实训项目连续性的角度出发,设计了一种能同时适应单片机和ARM实训教学需要的智能车实训系统,可以进行智能车运动控制、传感器信号的采集和串行通信等实验,预留接口丰富,可扩展性强。实验证明,该系统可靠有效,可以分层次、循序渐进地进行嵌入式项目的实训,能够较好地满足高校学生进行嵌入式实训教学的需要。     

一种应用型单片机实验实训系统的设计

论述一种应用型单片机实验实训系统的组成和功能,阐述所述系统的开关量接口电路的设计特点、实验实训流程设计思路,给出一个本系统运用实例。所述系统开出的单片机实验实训项目有利于学生在单片机方面应用能力和创新能力的培养。     

具有参数不确定性的欠驱动四旋翼无人飞行器的非线性控制器设计(英文)

针对具有参数不确定性的欠驱动四旋翼无人飞行器,设计了一种非线性飞行控制器.该控制器主要采用非线性鲁棒以及在线参数估计算法.利用基于李亚普诺夫稳定性分析方法,证明了这种控制器可以使四旋翼无人飞行器的x,y,z方向的位移跟踪参考轨迹,偏航角ψ稳定到任意点,并且达到全局最终稳定的控制效果.同时相对于一般的滑模控制算法,本文提出的控制器消除了颤振现象.数值仿真结果表明,本文提出的控制设计具有良好的控制效果.     

四旋翼飞行器极点配置姿态控制器设计

针对四旋翼飞行器姿态控制系统具有多变量、干扰敏感、强耦合等特性,将飞行器动力学模型在平衡点处线性化,在满足超调量和调节时间性能指标的情况下,采用了状态反馈极点配置将系统闭环极点配置在期望的位置上,从而实现飞行姿态的平稳控制。为了检验所述算法,通过Matlab软件设计了极点配置控制器,并实现了在四旋翼飞行器实验平台上的稳定控制,证明了该控制算法的有效性及稳定性。     

一种开关磁阻电机调速系统的设计

介绍了单神经元自适应PID算法原理,提出了以单神经元自适应PID控制算法为核心的四相8/6极开关磁阻电机调速系统设计.以MCS80C196KC单片机作为控制器,对调速系统的硬件电路和软件部分进行了设计,实现了单神经元PID自适应控制算法在开关磁阻电机调速中的应用.实验证明,该控制算法有助于改善开关磁阻电机的调速性能.     

基于单片机的过程控制实验平台设计

该文开发了以单片机为控制器的温度控制实验系统,为过程控制课程提供实验平台。该实验平台以电烤箱为被控对象,设计了单片机与温度传感器、调压模块和显示模块之间的接口电路,实现温度的采集和控制作用的传输。采用C语言编写了PID和模糊控制算法执行程序,实现温度的自动控制。利用LabVIEW软件设计了监控界面,实现温度数据实时监控和响应曲线实时显示的功能。实验平台具有小巧、低成本、易于开发的特点,为学生开展过程控制实验提供了单回路控制系统设计、对象特性测试、PID参数整定、先进控制算法研究等实验项目。