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基于扩展Kalman滤波的姿态信息融合方法研究 被引量:37
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作者 卢艳军 陈雨荻 +1 位作者 张晓东 张太宁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期281-288,共8页
在磁干扰环境下,基于四元数扩展Kalman滤波(EKF)使用磁力计修正多旋翼飞行器航向,会使姿态和航向估计产生偏差。为了消除磁干扰在四元数中对姿态角的影响以及减小多旋翼飞行器航向偏差,提出基于扩展Kalman滤波分别估计姿态与航向信息,... 在磁干扰环境下,基于四元数扩展Kalman滤波(EKF)使用磁力计修正多旋翼飞行器航向,会使姿态和航向估计产生偏差。为了消除磁干扰在四元数中对姿态角的影响以及减小多旋翼飞行器航向偏差,提出基于扩展Kalman滤波分别估计姿态与航向信息,根据地磁场的磁感应强度和地磁场与重力之间的夹角建立可调节测量噪声方差矩阵,自适应修正多旋翼飞行器航向的方法。同时,为了进一步提高姿态估计精度,建立传感器数据输出模型并使用三维转台进行标定。最后,基于自主研发的飞控系统进行试验,试验结果表明:该方法在磁干扰环境下能为多旋翼飞行器提供精准的姿态信息,提高抗磁干扰性能。 展开更多
关键词 磁力计 扩展Kalman滤波 多旋翼飞行器 姿态估计 传感器标定
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Hex-Rotor无人飞行器及其飞行控制系统设计 被引量:15
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作者 宫勋 白越 +3 位作者 赵常均 高庆嘉 彭程 田彦涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2450-2458,共9页
提出了一种Hex-Rotor无人飞行器以克服现有多旋翼飞行器的欠驱动和强耦合特性对其飞行控制效果的影响,利用6个旋翼独特的结构配置来保证飞行器独立控制空间六自由度的能力。介绍了这种新型飞行器的结构特点并建立其动力学模型,引入滤波... 提出了一种Hex-Rotor无人飞行器以克服现有多旋翼飞行器的欠驱动和强耦合特性对其飞行控制效果的影响,利用6个旋翼独特的结构配置来保证飞行器独立控制空间六自由度的能力。介绍了这种新型飞行器的结构特点并建立其动力学模型,引入滤波反步法与自抗扰算法设计了具有双环并行结构的飞行控制系统,在数字仿真中实现了飞行器的空间六自由度独立控制并克服了未知外部扰动以及模型不确定性带来的影响。结果显示,原型机试飞实验中,飞行器的水平位移跟踪误差不超过±4m,高度误差不超过±3m,姿态角误差不超过±0.05rad,均保持在传感器的测量误差范围内,飞行器较为准确地跟踪了期望指令。仿真和实验结果证明了该新型Hex-Rotor飞行器具有期望的六自由度独立控制能力,建立的数学模型准确,设计的飞行控制系统能够实现轨迹与姿态跟踪飞行。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 滤波反步法 自抗扰技术 双环并行结构
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多旋翼飞行器的关键技术及应用前景 被引量:11
3
作者 魏丽娜 宁会峰 +1 位作者 陆旺 韩晓静 《自动化技术与应用》 2016年第9期1-4,共4页
为了进一步挖掘多旋翼飞行器的应用潜力,根据现有技术的发展陈述了其应用前景。文中首先详细介绍了多旋翼飞行器的研究现状,然后从硬件设计、算法设计和总体优化设计的角度分别分析了多旋翼飞行器进一步发展可采用的技术,最后,将技术与... 为了进一步挖掘多旋翼飞行器的应用潜力,根据现有技术的发展陈述了其应用前景。文中首先详细介绍了多旋翼飞行器的研究现状,然后从硬件设计、算法设计和总体优化设计的角度分别分析了多旋翼飞行器进一步发展可采用的技术,最后,将技术与应用联系起来,陈述了未来多旋翼飞行器的应用前景。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 研究进展 关键技术 应用前景
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多旋翼飞行器涡环状态数值模拟 被引量:8
4
作者 王军杰 陈仁良 +1 位作者 王志瑾 陆嘉鑫 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1018-1028,共11页
旋翼类飞行器在进入涡环状态时极易发生安全事故。采用基于非结构网格的滑移网格技术对多旋翼飞行器的气动特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。分别模拟了多旋翼飞行器垂直下降状态和30°斜向下下降状态时的流场,得到该状态下多... 旋翼类飞行器在进入涡环状态时极易发生安全事故。采用基于非结构网格的滑移网格技术对多旋翼飞行器的气动特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。分别模拟了多旋翼飞行器垂直下降状态和30°斜向下下降状态时的流场,得到该状态下多旋翼飞行器的气动特性和滑流区流场规律,并分析了力与功率的变化规律。研究发现:多旋翼飞行器在垂直下降状态和30°斜向下状态均会进入涡环状态,在垂直下降速度为4 m/s时,多旋翼飞行器已经处于涡环状态,旋翼的拉力损失会达到15%,旋翼功率随下降速度的增大先增大后减小,且不同旋翼拉力大小和功率大小不一致。当30°斜下降速度为4~6 m/s时,多旋翼飞行器处于涡环状态。该结论可为多旋翼无人机的安全飞行提供参考。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 气动特性 悬停工况 涡环状态 气动干扰
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面向机动飞行的多旋翼飞行器设计和建模与控制 被引量:8
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作者 姜军 齐俊桐 韩建达 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期135-144,共10页
多旋翼飞行器具有体积小、噪声小、机动灵活的特点,但其续航时间短的缺点严重制约了其应用,利用高效的长航程运载工具投送多旋翼飞行器为扩大多旋翼飞行器的应用范围提供了可能.多旋翼飞行器投放过程中的非零初始状态镇定控制问题是一... 多旋翼飞行器具有体积小、噪声小、机动灵活的特点,但其续航时间短的缺点严重制约了其应用,利用高效的长航程运载工具投送多旋翼飞行器为扩大多旋翼飞行器的应用范围提供了可能.多旋翼飞行器投放过程中的非零初始状态镇定控制问题是一项具有前瞻性且亟待解决的研究课题.四旋翼飞行器是多旋翼飞行器的一种典型代表,作为一个欠驱动、非线性、静不稳定的被控对象,该系统的小非零初始状态(仰角及横滚角的绝对值在5°~30°之间)的镇定控制是一项实现大非零初始状态(俯仰角及横滚角的绝对值在30°~90°之间)镇定问题的必要步骤也是一项具有挑战的研究.本文介绍了面向机动飞行实验应用的四旋翼飞行实验系统设计,并基于牛顿欧拉方程推导了四旋翼飞行器的动力学模型,利用机械三维制图软件针对该系统求取了关键参数.在对该模型进行合理简化的基础上针对姿态镇定问题采用LQR方法设计姿态镇定控制器进行仿真.仿真结果显示,在小非零初始状态下,该控制器可以快速镇定四旋翼姿态.将通过仿真得到的参数写入实际飞行控制其中并进行适当调整得到适合本四旋翼实验平台的控制器.实验结果表明,LQR方法可以在小非零初始状态下快速镇定四旋翼的姿态,满足四旋翼飞行器基本控制的要求. 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 系统构建 建模 LQR 姿态镇定
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一种新型多旋翼飞行器的建模与反演控制 被引量:8
6
作者 杨成顺 杨忠 张强 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第1期52-58,共7页
针对目前多旋翼飞行器存在控制系统可靠性不足、载重量小、抗风性差等缺陷,提出一种外形布局新颖、内部结构简洁、具有硬件冗余且易于工程实现的新型多旋翼飞行器方案。建立了飞行器的非线性运动学和动力学模型,并从飞行器的物理特性角... 针对目前多旋翼飞行器存在控制系统可靠性不足、载重量小、抗风性差等缺陷,提出一种外形布局新颖、内部结构简洁、具有硬件冗余且易于工程实现的新型多旋翼飞行器方案。建立了飞行器的非线性运动学和动力学模型,并从飞行器的物理特性角度出发,设计了一种易于工程实现且可保证系统的稳定以及良好轨迹跟踪性能的反演控制策略,仿真实验结果验证了该策略的正确性和有效性。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 建模 硬件冗余 反演控制
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改进型自适应无迹卡尔曼姿态算法 被引量:6
7
作者 侯江宽 马珺 贾华宇 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1518-1524,共7页
提出了一种改进型自适应无迹卡尔曼滤波姿态算法,能够有效的解决MEMS陀螺仪的漂移和噪声问题,同时减小运动加速度对加速度计的影响。将改进的自适应Sage-Husa算法与无迹卡尔曼滤波器相结合,使量测噪声统计特性在线更新,提高系统的抗干... 提出了一种改进型自适应无迹卡尔曼滤波姿态算法,能够有效的解决MEMS陀螺仪的漂移和噪声问题,同时减小运动加速度对加速度计的影响。将改进的自适应Sage-Husa算法与无迹卡尔曼滤波器相结合,使量测噪声统计特性在线更新,提高系统的抗干扰能力,避免扩展卡尔曼滤波的线性化误差,可以得到精确的全姿态角。每次迭代只更新3个欧拉角,提高了系统的解算速度。飞行实验和分析表明:改进算法能够有效的提高姿态解算精度,收敛速度快,自适应能力强,稳定可靠,具有较强的鲁棒性,在干扰消失时能够快速得到准确姿态角。 展开更多
关键词 传感器 姿态解算 无迹卡尔曼滤波器 自适应Sage-Husa算法 多旋翼飞行器
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基于串级PID的多旋翼精确定点悬停控制研究 被引量:6
8
作者 赵洁 陈至坤 张瑞成 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第8期17-20,30,共5页
针对多旋翼飞行器的精准定点及稳定悬停控制问题,采用串级PID控制算法设计位姿控制器对多旋翼的位置和姿态进行控制。对多旋翼进行运动学及动力学分析,建立数学模型,并对所建模型进行分析再建立控制分配模型。为了简化控制器设计,将控... 针对多旋翼飞行器的精准定点及稳定悬停控制问题,采用串级PID控制算法设计位姿控制器对多旋翼的位置和姿态进行控制。对多旋翼进行运动学及动力学分析,建立数学模型,并对所建模型进行分析再建立控制分配模型。为了简化控制器设计,将控制器分为位姿控制器和控制分配器两部分进行设计,改变控制分配器可以实现对不同旋翼的飞行控制,具有更广的适用性。仿真结果表明,多旋翼无人机具有较快的响应速度,垂直起飞和平飞两个阶段衔接紧密,能够准确到达给定目标位置并进行稳定悬停。 展开更多
关键词 串级PID控制 控制分配 定点悬停 多旋翼飞行器
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基于ROS的多旋翼飞行器飞行控制系统的开发与设计 被引量:6
9
作者 梅武军 《电子科技》 2017年第10期23-25,共3页
小型飞行器路线制导和控制系统的改良升级主要以更精准的飞行器定位和遥控功能为核心技术评判指标,但飞行器飞行的复杂环境影响和不确定性干扰因素,会对飞行器控制者的信号接收/传导造成不可预期的影响,致使无人机在飞行过程的定位偏差... 小型飞行器路线制导和控制系统的改良升级主要以更精准的飞行器定位和遥控功能为核心技术评判指标,但飞行器飞行的复杂环境影响和不确定性干扰因素,会对飞行器控制者的信号接收/传导造成不可预期的影响,致使无人机在飞行过程的定位偏差造成剐蹭或碰撞事件,严重者甚至影响到控制信号的实时传输,造成失控和航迹偏移现象。文中针对在GPS信号缺失环境下的多旋翼飞行器的系统定位和自主飞行控制问题,设计开发出一种基于视觉导航构建的中央自控系统,其设计引入新式Pixhawk模块作为核心算法,协同ROS飞行系统,共同建立稳定低耗的通信导航网络,实现多旋翼无人机自主飞行控制系统和自主航迹修正。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 ROS系统 视觉导航 Pixhawk模块与定位算法 航迹控制与自主飞行
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多旋翼无人机施药防治甘蔗绵蚜的研究 被引量:6
10
作者 龚恒亮 孙东磊 +3 位作者 陈立君 卢颖林 赵欢欢 安玉兴 《环境昆虫学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期687-693,共7页
本文报道了应用多旋翼无人机喷施农药防治甘蔗绵蚜Ceratovacuna lanigera Zehntner大爆发的研究。作者根据甘蔗绵蚜大爆发的特点,应用多旋翼无人机进行飞防试验;并根据多旋翼无人机施药特点,自行研究了2种微胶囊杀虫剂ALV-1501和ALV-15... 本文报道了应用多旋翼无人机喷施农药防治甘蔗绵蚜Ceratovacuna lanigera Zehntner大爆发的研究。作者根据甘蔗绵蚜大爆发的特点,应用多旋翼无人机进行飞防试验;并根据多旋翼无人机施药特点,自行研究了2种微胶囊杀虫剂ALV-1501和ALV-1502,以及2种喷雾助剂SPA-01和SPA-02,进行防治蚜虫试验。试验结果显示:ALV-1501剂量2.25 L/hm2,药后1 d防治效果为60.02%,药后5 d为54.14%,ALV-1502剂量2.1 L/hm2,药后1d和5 d的防治效果分别为76.35%和81.35%。ALV-1501中分别添加0.6 L/hm2SPA-01和SPA-02,防治效果分别比单用提高1.42-1.47倍和1.16-1.45倍;ALV-1502中分别添加0.6 L/hm2SPA-01和SPA-02,防治效果分别比单用时提高1.23-1.25倍和1.15-1.16倍。3 m/s、5 m/s和8 m/s 3个飞行速度试验,对绵蚜的防治效果分别为:99.72%-99.97%、81.6%-99.81%和63.52%-68.77%。 展开更多
关键词 多旋翼无人机 甘蔗 绵蚜 药剂 喷雾助剂
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小型多旋翼飞行器悬停效率分析 被引量:5
11
作者 雷瑶 林荣钊 吴智泉 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1323-1328,共6页
多旋翼的不同配置方式直接影响着小型飞行器整机悬停效率。为了得到不同气动参数下多旋翼系统的悬停效率,通过搭建试验平台测量了多旋翼系统在不同的旋翼位置、桨叶数量、旋翼臂形状尺寸、共轴间距、非共轴旋翼重叠区域时的推力和功耗,... 多旋翼的不同配置方式直接影响着小型飞行器整机悬停效率。为了得到不同气动参数下多旋翼系统的悬停效率,通过搭建试验平台测量了多旋翼系统在不同的旋翼位置、桨叶数量、旋翼臂形状尺寸、共轴间距、非共轴旋翼重叠区域时的推力和功耗,分析了不同旋翼配置方式下整机悬停效率随桨盘载荷的变化规律。试验结果表明:旋翼桨叶数为2且在旋翼下置时多旋翼飞行器的悬停效率最高;旋翼臂尺寸比形状对悬停效率的影响更大;不同间距比的共轴旋翼在桨盘载荷较高时可以接近无干扰单旋翼的效率,且在间距比为30. 4%时具有较高的悬停效率;通过合理配置非共轴重叠区域的竖直间距比和水平间距比可以有效降低能量损失,且在较小竖直间距比时将水平间距比保持在10%~15%的范围可以大幅度提高悬停效率。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 螺旋桨 旋翼臂 共轴间距 重叠区域 悬停效率
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多旋翼飞行器气动干扰研究综述 被引量:4
12
作者 郭瑞雪 白越 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2019年第5期7-11,共5页
多旋翼飞行器依靠空气动力飞行,升力系统螺旋桨布置多,可获得更大的升力;但是,多旋翼飞行器在飞行过程中气动特性受到翼间干扰和非定常来流的影响,容易造成控制质量差、工作效率降低等问题。为此,对多旋翼飞行器气动干扰进行综述。首先... 多旋翼飞行器依靠空气动力飞行,升力系统螺旋桨布置多,可获得更大的升力;但是,多旋翼飞行器在飞行过程中气动特性受到翼间干扰和非定常来流的影响,容易造成控制质量差、工作效率降低等问题。为此,对多旋翼飞行器气动干扰进行综述。首先,针对多旋翼飞行器气动干扰情况,总结了国内外研究现状,并分析了当前研究的经验和不足;然后,简要阐述了多旋翼飞行器所需克服的技术难题;最后,对多旋翼气动干扰的研究方向提出了几点建议。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 气动特性 翼间干扰 非定常来流
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分布式旋翼飞行器耦合动特性参数影响研究
13
作者 张贵宝 程起有 +1 位作者 王司文 孙凤楠 《航空科学技术》 2023年第4期49-54,共6页
为探索不同参数对分布式旋翼飞行器动特性的影响机制,采用Hamilton原理和中等变形梁理论推导了分布式旋翼/短舱/机翼耦合结构动力学方程,建立了适用于耦合动特性分析的求解方法,计算了旋翼/短舱/机翼耦合模态,结果对比误差小于5%,表明... 为探索不同参数对分布式旋翼飞行器动特性的影响机制,采用Hamilton原理和中等变形梁理论推导了分布式旋翼/短舱/机翼耦合结构动力学方程,建立了适用于耦合动特性分析的求解方法,计算了旋翼/短舱/机翼耦合模态,结果对比误差小于5%,表明本文建立的计算方法是准确有效的。在此基础上研究了旋翼线密度、短舱高度、旋翼转速、安装位置参数对耦合动特性的影响,得出一些结论规律:分布式旋翼飞行器的短舱长度增加时,机翼模态将整体减小;旋翼、机翼模态频率同时受到旋翼线密度的影响;分布式旋翼安装位置向翼尖移动时,机翼扭转频率明显变小。本文结论可为分布式旋翼飞行器设计提供参考。 展开更多
关键词 分布式 多旋翼飞行器 动特性 参数影响
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基于多旋翼飞行器工业环境质量监测仪设计
14
作者 徐佳琦 吴其招 +1 位作者 平建伟 吕泽文 《电子质量》 2023年第10期38-41,共4页
基于多旋翼飞行器和单片机等技术,设计了一种可操作性强且能综合监测全面指标的大气监测系统。对该系统的软硬件设计等进行了综合分析,对多旋翼飞行器工业环境质量监测仪系统的监测采集情况、飞行动力系统工作情况等进行了验证,结果表... 基于多旋翼飞行器和单片机等技术,设计了一种可操作性强且能综合监测全面指标的大气监测系统。对该系统的软硬件设计等进行了综合分析,对多旋翼飞行器工业环境质量监测仪系统的监测采集情况、飞行动力系统工作情况等进行了验证,结果表明该系统各项指标均达到要求范围,具有稳定、可靠且同等功能条件下系统实现成本极为低廉等优势。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 工业环境质量监测仪 硬件设计 软件设计
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基于STM32的多旋翼送餐飞行器研究 被引量:4
15
作者 唐源 杨可晗 +2 位作者 朱望纯 陈忠岂 朱天怡 《电子测量技术》 2017年第1期137-141,共5页
针对传统餐饮业中送餐方式的单一化、机械化等问题,以STM32F427微处理器为核心,设计并实现了以多旋翼飞行器为平台的智能餐饮配送系统。为提高送餐过程的安全性与可靠性,飞行器的稳定飞行是最基本的条件与保障。采用基于MEMS传感器的航... 针对传统餐饮业中送餐方式的单一化、机械化等问题,以STM32F427微处理器为核心,设计并实现了以多旋翼飞行器为平台的智能餐饮配送系统。为提高送餐过程的安全性与可靠性,飞行器的稳定飞行是最基本的条件与保障。采用基于MEMS传感器的航姿参考系统(AHRS)进行飞行器姿态的测量,采用四元数坐标换算,将陀螺仪、加速度计和磁罗盘三者数据进行融合,并用互补滤波算法对姿态数据进行修正。实际测试结果表明,该飞行控制系统精度较好,能够满足送餐过程中对安全性与可靠性的要求。 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 MEMS 航姿参考系统 四元数 互补滤波
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基于UKF信息融合的多旋翼飞行器姿态估计 被引量:3
16
作者 石喜玲 孙运强 李静 《测试技术学报》 2020年第4期277-281,288,共6页
姿态估计是多旋翼飞行控制的基础,为实现多旋翼三轴姿态估计,构建了基于MEMS陀螺、加速度计和磁力计的低成本姿态测量系统.该系统采用STM32F103作为控制器,集成加速度计和陀螺仪MPU6050,磁强计HMC5883作为测量传感器.针对多旋翼飞行器... 姿态估计是多旋翼飞行控制的基础,为实现多旋翼三轴姿态估计,构建了基于MEMS陀螺、加速度计和磁力计的低成本姿态测量系统.该系统采用STM32F103作为控制器,集成加速度计和陀螺仪MPU6050,磁强计HMC5883作为测量传感器.针对多旋翼飞行器单一传感器无法准确测量姿态信息的问题,提出了基于无迹卡尔曼滤波信息融合的姿态估计算法.以陀螺仪为状态矢量,加速度计和磁强计解算的姿态角为观测矢量,无迹卡尔曼滤波器将陀螺的良好动态性能与加速度计、磁强计的良好静态性能结合起来,提高姿态测量精度,具有良好的动态跟踪性能.通过飞行测试,与高性能成品飞行器的姿态信息做对比,验证和分析该低成本姿态测量系统的有效性.实验结果表明,基于无迹卡尔曼滤波的姿态测量系统实现了动态环境下低成本多旋翼的精密姿态测量,为无人机自主飞行控制奠定了基础. 展开更多
关键词 姿态解算 无迹卡尔曼滤波 信息融合 多旋翼飞行器
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基于作物表型信息获取的多旋翼飞行器应用研究综述 被引量:3
17
作者 沈宝国 范月圆 +1 位作者 杨妍 王松涛 《装备制造技术》 2019年第8期10-12,29,共4页
以多旋翼飞行器为平台搭载不同类型的传感器构成低空遥感监测系统用于提获取田间作物表型信息,成为目前研究的热点。分别对四旋翼飞行器平台、六旋翼飞行器平台、八旋翼飞行器平台等三种平台搭载不同的传感器获取叶面积指数、株数信息... 以多旋翼飞行器为平台搭载不同类型的传感器构成低空遥感监测系统用于提获取田间作物表型信息,成为目前研究的热点。分别对四旋翼飞行器平台、六旋翼飞行器平台、八旋翼飞行器平台等三种平台搭载不同的传感器获取叶面积指数、株数信息、生物量、叶绿素含量、产量、氮素状况等作物表型信息的研究成果进行阐述与分析。兼顾飞行稳定性能和有效负载能力,八旋翼飞行器搭建数码相机将会在提获取田间作物表型信息得到更为广泛的应用。 展开更多
关键词 多旋翼无人机 传感器 作物 表型信息
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煤矿井下多旋翼飞行器避障控制方法研究 被引量:2
18
作者 郭爱军 王妙云 +4 位作者 马宏伟 张旭辉 薛旭升 杜昱阳 张超 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期93-100,共8页
多旋翼飞行器以其机械结构简单、可悬停和多方向飞行的优点,在煤矿井下生产巡检方面具有良好的应用前景。但多旋翼飞行器移动速度较快,飞行时易受外界各种因素的影响,难以建立精确的数学模型,使得飞行控制算法的设计较为复杂,现有基于... 多旋翼飞行器以其机械结构简单、可悬停和多方向飞行的优点,在煤矿井下生产巡检方面具有良好的应用前景。但多旋翼飞行器移动速度较快,飞行时易受外界各种因素的影响,难以建立精确的数学模型,使得飞行控制算法的设计较为复杂,现有基于激光雷达的同步定位与地图构建方法难以满足多旋翼飞行器快速飞行的实时性要求。针对上述问题,研究了一种利用虚拟远程操控技术对煤矿井下多旋翼飞行器进行避障的控制方法。构建了煤矿井下巷道多旋翼飞行器虚拟远程操控系统,根据煤矿巷道初始信息在虚拟远程操控系统中建立虚拟巷道模型及全局导航地图,获得飞行器移动过程中已知的静态障碍物信息,建立已知的静态环境模型,减少多旋翼飞行器运动过程中对环境感知建模的任务量,提高虚拟远程操控的运行效率。在巡检过程中,多旋翼飞行器通过自身携带的传感设备检测移动方向的动态障碍物信息,虚拟远程操控系统将动态障碍物信息实时重建于初始虚拟巷道模型中,对虚拟环境状态进行实时更新,为飞行器局部避障控制提供可靠的环境依据;虚拟远程操控系统通过读取障碍物与飞行器的位置数据和移动速度信息,采用复合虚拟势场(CVFF)避障控制算法进行避障路径规划,如果检测到前方障碍物对飞行器移动产生较大威胁,远程操控人员可根据规划的避障路径对飞行器进行远程干预,实现了自主避障飞行和人为远程干预控制。为提高飞行器对动态障碍物的感知效率和精度,在虚拟势场(VFF)算法的基础上引入飞行器与障碍物、目标点之间的相对速度影响,提出了一种CVFF避障控制算法。从静态和动态障碍物避障路径2个方面对CVFF避障控制算法进行仿真验证,结果表明:静态情况下,相比VFF算法,CVFF避障控制算法在减少了迭代次数的同时,也缩短了飞行器的轨迹� 展开更多
关键词 煤矿安全巡检 多旋翼飞行器 自主避障 复合虚拟势场避障控制算法 虚拟远程操控 静态障碍物 动态障碍物
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基于RBFNN和回馈递推的新型多旋翼飞行器控制 被引量:3
19
作者 杨成顺 杨忠 +2 位作者 葛乐 黄宵宁 张强 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期301-310,共10页
研究了新型多旋翼飞行器的建模与轨迹跟踪控制.建立了非线性运动学和动力学模型,并提出基于全调节径向基神经网络和回馈递推的鲁棒自适应轨迹跟踪控制策略.首先设计了飞行器的位置误差PID控制器,用于实时消除飞行轨迹与期望轨迹的偏差,... 研究了新型多旋翼飞行器的建模与轨迹跟踪控制.建立了非线性运动学和动力学模型,并提出基于全调节径向基神经网络和回馈递推的鲁棒自适应轨迹跟踪控制策略.首先设计了飞行器的位置误差PID控制器,用于实时消除飞行轨迹与期望轨迹的偏差,并为姿态控制环构建姿态角指令.采用全调节径向基神经网络估计飞行器动力学模型中的复合干扰,为避免回馈递推控制器设计过程中对虚拟控制信号的繁琐求导运算,减小对解析模型的依赖度,设计了一种基于指令滤波回馈递推的飞行器姿态控制器.该设计方法通过滤波器而非直接用解析方法对虚拟控制信号求导,大大简化了控制器的设计过程,节省了控制能量.仿真实验表明所提出的轨迹跟踪策略的正确性和有效性. 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 鲁棒自适应 神经网络 指令滤波 回馈递推
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一种新型多旋翼飞行器的建模与反演控制 被引量:3
20
作者 潘骏 杨成顺 周宾 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2012年第4期540-544,共5页
针对目前多旋翼飞行器存在的不足之处,提出一种外形布局新颖、内部结构简洁、具有硬件冗余且易于工程实现的新型多旋翼飞行器,并提出一种反演控制策略.首先,给出了飞行器的运动学模型和动力学模型,随后,设计了飞行器的姿态和位置控制器... 针对目前多旋翼飞行器存在的不足之处,提出一种外形布局新颖、内部结构简洁、具有硬件冗余且易于工程实现的新型多旋翼飞行器,并提出一种反演控制策略.首先,给出了飞行器的运动学模型和动力学模型,随后,设计了飞行器的姿态和位置控制器.其中,姿态控制器设计中将一阶滤波器和线性跟踪微分器用于其中,以实现系统对控制指令的快速响应;位置控制器用于解算跟踪期望轨迹所需要的姿态角信息.最后,通过仿真验证实验,验证了本文所提控制策略的正确性. 展开更多
关键词 多旋翼飞行器 硬件冗余 反演控制 滤波器
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