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。     

小型四轴飞行器动力学参数测定方法设计

 针对四轴飞行器动力学模型参数测定的低成本与高精度难以兼顾的特点,力求设计一种成本较低,精度满足实际工程要求的参数测量装置。首先简化了飞行器旋翼转速与升力以及转速与反扭矩之间的关系,根据刚体力学原理,设计的测定装置实现了电机定子与测量平台的固性连接,将旋翼产生的升力和反扭矩分别以重力和力矩的形式表现出来。对测得数据进行拟合与分析,得到旋翼的升力系数和反扭矩系数,通过与相关数据比对,证明所测参数精度满足控制精度要求;而且整个参数测量过程简单,成本低,易于在工程中实现。     

基于消失点的四旋翼飞行器走廊自主导航

针对现有消失点估计算法中存在的不适合实际工程应用的现象，提出了一种新的消失点估计算法——VQME算法，该算法的正确性、鲁棒性与实时性得到了验证，并且验证了其在工程应用中的可行性.同时针对四旋翼飞行器的欠驱动、多耦合等特性，提出了一种级联的多变量RBF神经网络PID自适应控制方法，运用该控制方法和以消失点为目标点的导航策略，最终实现了四旋翼飞行器在走廊中的自主导航.     

基于多传感器的微型四旋翼室内自主悬停研究

针对微型四旋翼在室内环境下不能通过外部定位系统实现自主悬停的问题,给出一种基于多传感器的微型四旋翼自主悬停控制方法。采用四旋翼分布式多传感器构建环境信息检测系统,实时获取四旋翼飞行器姿态和相对位置信息;通过设计控制装置对飞行器姿态进行控制,实现自稳飞行;通过室内基站定位平台与光流传感器的速度反馈,实现水平方向位置控制;通过超声波、气压计融合,实现飞行高度控制,最终完成对四旋翼飞行器的室内空间位置控制,使飞行器能够在室内空间中的任何一点悬停,并仅在小范围内波动。通过自主悬停仿真研究验证了方法的有效性。     

新概念扑旋翼微型飞行器驱动机构设计研究

扑旋翼微型飞行器是一个多学科交叉的研究领域,驱动机构的设计是该微型飞行器的关键设计环节之一。在扑旋翼微型飞行器的飞行原理介绍基础上,通过对几种可能的驱动方式的对比分析,为扑旋翼微型飞行器选择了一种可行的驱动方案。通过Adams软件对扑旋翼微型飞行器的驱动机构进行了运动仿真分析,验证了该种传动机构的合理可行性。     

基于半自主导航与运动想象的多旋翼飞行器二维空间目标搜索

提出一种脑-机接口系统实现多旋翼飞行器室内二维空间目标搜索.系统由半自主导航与决策子系统组成.半自主导航子系统用于为决策子系统提供可行飞行方向并实现多旋翼飞行器半自主避障.决策子系统采用互相关方法与逻辑回归方法完成运动想象的脑电特征提取与分类.实际的室内目标搜索实验验证了使用该系统是可行且有效的.相比其他方法,减少了被试者负担,降低控制难度,控制精度约提高 ±10 cm.     

基于双处理器的四旋翼飞行器设计

针对普通四旋翼飞行器携行不便、振动干扰的问题,设计了一种基于双处理器的折叠式四旋翼飞行器。为抑制翼臂振动对加速度计信号的干扰,提出滑动平均滤波对其进行处理。考虑到成本和飞行器的结构特点,设计了基于双处理器的硬件电路,以实现飞行器的稳定悬停。试验结果表明:滤波后的加速度计信号波动范围仅为±0.2 m/s2,且滞后很小;基于双处理器的卡尔曼姿态融合算法的动态性和稳定性良好,低空悬停和高空悬停时,飞行器姿态角的波动范围分别是±0.5°和±1°,满足悬停要求,且当受到较大干扰时,仅需0.4 s飞行器便能重新保持悬停状态。     

四旋翼飞行器自主循迹取物运输系统的研究

为实现无人机在运输方面的自动化和信息化,设计并实现一种能自主循迹、取物并运输至目标点的四旋翼飞行器。通过对四旋翼飞行器飞行控制原理的分析,使用超声波传感器获取飞行器实时高度,利用计算机图像处理技术实时判断飞行器位置,并用PID( Proportion-Integral-Derivative) 控制器控制飞行器的飞行高度和自身姿态,实现了四旋翼飞行器的自主循迹飞行和物体识别,以及驱动机械手完成对目标物体的抓取与投放。测试结果表明,飞行器可在1 m 高度上以20 cm/s 的速度沿预设轨迹自主循迹飞行,能在50 s 内识别与抓取底面半径为4 cm、高度为8 cm 的圆柱形物体,并投放在以目标点为圆心半径为25 cm 的范围内,达到了预期效果。     

基于STM32的四旋翼飞行器的设计与实现

四旋翼飞行器属于欠驱动系统,具有四个输入力和六个状态输出,其应用广泛却设计困难。以STM32为控制核心,分析并设计了四旋翼飞行器的各个功能模块和软件流程。高精度的多路传感器在协同工作下,采集飞行器运动信息并将遥控信号发送至STM32处理器,STM32经过处理驱动电机相应运动,调节飞行器姿态。实验结果表明,基于STM32的四旋翼飞行器能够实现姿态调整、悬停、航拍等功能,验证了其设计的合理性。     

多旋翼飞行器建模与控制器设计

随着各项技术的日趋成熟,多旋翼飞行器的控制器设计也愈发受到重视.为了使四旋翼飞行器在复杂环境下可以进行稳定的飞行,设计了四旋翼无人机飞行器的控制器,根据实际情况对数学模型进行简化,建立了一个四旋翼飞行器运动的数学模型;在Simulink中搭建比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制模型,实现串级PID控制,通过调整PID参数,初步实现了使其稳定飞行的目标.通过在Simulink上搭建系统模型并最终得出仿真结果,证明飞行器的姿态和位置都得到了稳定的控制.