固定时间扩张状态观测器下的四旋翼飞行器滑模控制策略

针对滑模控制中系统状态接近滑模面后存在的抖颤现象,提出一种基于固定时间扩张状态观测器(FTESO)的二阶滑模控制策略.首先,设计全驱动子系统及欠驱动子系统的控制结构中的二阶滑模控制器;然后,通过FTESO对内部的参数不确定及外部扰动进行观测,在一定时间上限内收敛到观测值,利用观测值对控制器进行补偿,从而减少甚至消除抖颤现象;最后,通过李亚普诺夫函数保证设计的四旋翼飞行器系统的闭环稳定性,并进行仿真实验.结果表明：文中提出的控制策略具有优越性.     

六旋翼无人机测风系统实测海岛地区风剖面

研制了搭载超声风速仪的六旋翼无人机测风系统,对热带海岛地区近海岸、农业温室基地以及密集建筑群等典型地貌开展风场实测. 结果表明：地面粗糙度指数、摩擦速度和地面粗糙度长度均随场地粗糙度增大而提高. 近海岸风剖面可采用指数律或对数律模型,与我国规范A类、欧洲规范Ⅰ类地貌值均吻合较好,湍流强度明显小于现有规范值;温室基地风剖面符合指数律模型,风剖面和湍流强度与日本规范Ⅲ类地貌值吻合较好;密集建筑群风剖面符合指数律模型,且与美国规范B类地貌值吻合较好,湍流强度与日本规范Ⅳ类地貌值吻合较好. 该研究验证了无人机测风的可靠性,为海岛地区工程结构的抗风设计奠定基础,也为复杂地貌的风场观测、风环境评估与风能资源利用提供了新方法.     

美用真菌制造可降解无人机

<正>这架飞机是活的吗?嗯,几乎可以这么说吧——它是全球首个生物无人机,其大部分制造材料都取自有生命的真菌(真菌是一种真核生物。常见的大型真菌有香菇、草菇、金针菇等。除少数例外,真菌都有明显的细胞壁,通常不能运动,以孢子的方式繁殖)。这架刚刚在11月初成功完成首航的无人机,具备了可生物降解的特性。据《新科学家》杂志网站报道,这架原型机的主体部分是由被称为菌丝体的材料制造的,     

基于滑模观测器的四旋翼无人机全回路解耦控制

针对四旋翼无人机复杂轨迹跟踪控制面临的多通道耦合、强非线性以及多源干扰等问题,考虑四旋翼无人机的位置回路、姿态回路动态跟踪误差和执行机构实现过程,提出了一种全回路轨迹跟踪控制方案.首先,将四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题转化为位置回路和姿态回路的指令跟踪问题;其次,将不同通道之间的耦合以及多源干扰影响视作集总干扰,并基于高...     

陆空平台旋翼叶型参数气动性能多目标优化研究

陆空平台兼具旋翼无人机和无人车的特点,对各种室内外复杂作业环境均有较佳的适应性,但不同作业环境对旋翼的升力、悬停效率等气动性能的需求并不一致,单一叶型难以满足这种差异化需求.针对此问题,基于类函数/形函数方法,以伯恩斯坦多项式对翼型弦长、扭转角和旋翼前缘位置沿径向的分布进行了参数化表述,实现原旋翼叶型的三维参数建模重构,随后采用数值方法进行了关键叶型参数对气动性能的敏感性分析.计算结果表明,翼尖附近的弦长和扭转角对气动性能影响较大,且弦长和扭转角间存在明显的交互效应.据此以升力和品质因子为目标,对原旋翼叶型进行了多目标优化设计并进行了试验验证,试验结果表明,高升力叶型的旋翼升力系数提高了13.2%,高品质因子叶型的旋翼品质因子提高了37.8%,基于伯恩斯坦多项式与类函数/形函数方法结合的叶型三维参数化优化方法,能够有效提升旋翼升力或品质因子等气动性能指标.     

植保飞行器的设计与实现

目的 探究四旋翼飞行器在飞行中实现一键起飞、平稳飞行和准确降落等。方法 基于openmv进行飞控视觉识别和陀螺仪MPU6050姿态角度解算。控制系统采用全闭环控制,通过前视和下视摄像头完成视觉识别,速度为主高度为辅的调节方式控制飞行器。结果 以第十五届全国大学生电子设计竞赛为背景搭建实验系统,经过多次调试与实验,飞行器能够实现在20 s内一键起飞、定点定高悬停和稳定飞行,在360 s内完成对指定田块的播撒作业,飞行器最大飞行速度可达6 cm/s,实际测得落地最大偏离距离为7 cm。结论 飞行器定高平稳飞行、定点降落控制算法可行。     

面向建筑健康监测的无人机自主巡检与裂缝识别

面向建筑健康的高时效监测需求,为提升表面病害视觉检测的自动化水平,提出了场景信息引导的无人机自主巡检任务规划方法。利用场景先验信息,针对建筑结构特征,设计了平行观测和包络观测两种观测模式,实现了狭窄空间中独栋建筑的全覆盖避障巡检,获取了毫米级分辨率的整体建筑观测影像,并对巡检质量的整体评估提出了有效的量化指标。将建筑立面划分为3 720个子区域,利用深度残差网络开展了裂缝识别分类。错分13个子区域,漏分14个子区域,裂缝识别精度高。将裂缝骨架线映射到建筑三维模型,为裂缝形态与建筑整体的一体化表达提供了数据支撑。该研究将高精度三维重建与表面病害识别相结合,为建筑健康一体化监测提供了有效的观测分析手段。     

基于改进人工势场法的多无人机三维编队路径规划

针对传统人工势场法的障碍物附近目标不可达、存在局部极小点和振荡的问题对势场函数进行分析和改进,以保证目标点为势场的全局最小点。在动态势场中,引入是否陷入局部极小点的判断机制,并结合一种“沿目标方向90°移动”的方法来跳出局部极小点,实现多无人机编队的路径规划、协同避障和防碰撞。利用回归搜索法来对路径进一步优化。MATLAB的仿真结果显示,该方法有效地弥补了传统人工势场法的不足,提高了人工势场法的实用性。     

机载激光点云在1:10000基础测绘DEM局部更新中的应用

机载激光雷达作为一种重要的对地观测技术手段,融合GPS、惯性导航、激光测距等先进技术,可实现高效率、高精度获取地表三维坐标信息。随着机载激光雷达在测绘领域的广泛应用,基础测绘地理信息数据获取的方式发生了革命性的变化。文章重点探讨小型多旋翼无人机结合机载激光雷达开展1∶10 000数字高程模型(DEM)局部更新中的具体应用情况及相关问题,结合典型案例,旨在为今后相关工作提供经验及参考,从而进一步提高基础测绘工作的生产效率和成果质量。     

三栖四旋翼模型与PID控制设计研究

本文在三栖四旋翼机体结构和飞行原理的基础上,利用牛顿-欧拉法对无人机进行动力学受力分析,建立相应数学模型,通过四旋翼无人机的数学模型分析,设计了比例-积分-微分(PID)控制器,利用MATLAB进行仿真验证。