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四旋翼飞行器飞行控制技术综述 预览
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作者 姚博誉 路平 +1 位作者 杨森 季近健 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2020年第1期9-16,共8页
四旋翼飞行器是无人飞行器的代表之一,因其成本低、性能优越,被广泛应用于军用和民用领域,本文针对四旋翼飞行控制技术进行综述。首先,通过分析四旋翼飞行器的控制特性,指出了飞行控制设计环节存在的难点。结合飞行控制技术研究现状,分... 四旋翼飞行器是无人飞行器的代表之一,因其成本低、性能优越,被广泛应用于军用和民用领域,本文针对四旋翼飞行控制技术进行综述。首先,通过分析四旋翼飞行器的控制特性,指出了飞行控制设计环节存在的难点。结合飞行控制技术研究现状,分析了几种常用控制方法的特点。最后,讨论了未来四旋翼飞行控制技术的发展趋势,以求为相关领域研究人员提供参考。 展开更多
关键词 无人飞行器 旋翼飞行器 飞行控制 自主飞行 编队飞行
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基于状态观测器的四旋翼飞行器鲁棒控制 预览
2
作者 付兴建 员乾乾 王天琛 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2020年第1期75-78,84,共5页
针对一类具有不确定性的系统,当系统状态难以测量时,通过构造状态观测器,设计了基于状态观测器的鲁棒控制。通过选取李雅普诺夫函数,推导出满足鲁棒控制器存在的充分性条件,再通过Schur补性质将矩阵不等式转化为等价的线性矩阵不等式。... 针对一类具有不确定性的系统,当系统状态难以测量时,通过构造状态观测器,设计了基于状态观测器的鲁棒控制。通过选取李雅普诺夫函数,推导出满足鲁棒控制器存在的充分性条件,再通过Schur补性质将矩阵不等式转化为等价的线性矩阵不等式。利用MATLAB中的LMI工具箱求解线性矩阵不等式,得状态观测器增益和状态反馈控制器增益。最后,将结论应用于四旋翼飞行器中,证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 观测 线性矩阵不等式 鲁棒控制
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基于STM32F103四旋翼飞行器设计 预览
3
作者 方振宇 金凯 +1 位作者 潘世华 尹湘源 《电子世界》 2020年第2期116-118,共3页
四旋翼在人们的日常生活中应用的越来越为广泛,它可以广泛的应用于民用、科技和军事领域,但一般的四旋翼具有设计复杂,造价高的特点。本文设计的四旋翼采用STM32F103为主控芯片,系统主要由主控板、机架、MP6050陀螺仪、电机模块、超声... 四旋翼在人们的日常生活中应用的越来越为广泛,它可以广泛的应用于民用、科技和军事领域,但一般的四旋翼具有设计复杂,造价高的特点。本文设计的四旋翼采用STM32F103为主控芯片,系统主要由主控板、机架、MP6050陀螺仪、电机模块、超声波、无线通信等模块组成。四旋翼可以做垂直升降,翻滚,前进后退,左移右移等动作。系统具有成本低,设计合理,具有较好的实用价值。 展开更多
关键词 无线通信 垂直升降 旋翼飞行器 主控板 陀螺仪 设计合理 电机模块
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基于双目立体视觉避障的四旋翼飞行器设计 预览
4
作者 徐今强 刘付颖 +2 位作者 叶伟杰 张佳旋 沈兆坤 《计算机测量与控制》 2020年第3期183-186,191,共5页
将双目立体视觉技术融入四旋翼飞行器设计,通过两个在相对水平位置上的单目相机模拟人的眼睛,在双目立体视觉测距系统上经过图像采集、双目矫正、双目立体匹配等步骤得到视差结果,计算出深度信息并进行三维重构,实现四旋翼飞行器一键起... 将双目立体视觉技术融入四旋翼飞行器设计,通过两个在相对水平位置上的单目相机模拟人的眼睛,在双目立体视觉测距系统上经过图像采集、双目矫正、双目立体匹配等步骤得到视差结果,计算出深度信息并进行三维重构,实现四旋翼飞行器一键起飞、定高、定点巡航、悬停及自主避障;实验结果表明,所设计的飞行器响应速度快,跟随性能好,定位精度较高。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 双目立体视觉 三维重构 自主避障
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基于四旋翼飞行器的巡线机器人设计 预览
5
作者 马耀锋 魏富豪 杨洪彩 《电子制作》 2020年第3期16-20,共5页
本文设计一种巡线机器人,可以检测电缆以及塔杆状态。以四旋翼飞行器为载体,由主控模块MSP432单片机、飞行位置测量模块(光流传感器、激光测距)、飞行速度调节模块F-30A(飞盈佳乐)无刷电子调速器、飞行姿态调整模块MPU650三轴陀螺仪、... 本文设计一种巡线机器人,可以检测电缆以及塔杆状态。以四旋翼飞行器为载体,由主控模块MSP432单片机、飞行位置测量模块(光流传感器、激光测距)、飞行速度调节模块F-30A(飞盈佳乐)无刷电子调速器、飞行姿态调整模块MPU650三轴陀螺仪、视觉处理模块Open MV、无刷电机、电源七部分组成来实现巡线机器人功能。本设计还采用姿态双闭环PID控制算法、高度双闭环PID控制算法、速度多闭环控制对飞行器姿态数据进行处理,与此同时,解算出PWM增减量,进而使飞行器更稳定运行。飞行器电源采用集成开关稳压块给主控模块供电,使其更加稳定高效。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 无刷电机 PID控制算法 PWM
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基于卡尔曼滤波的四旋翼飞行器控制算法 预览
6
作者 胡开明 李跃忠 刘薇 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期50-55,共6页
针对微型四旋翼飞行器运行过程中姿态数据中参杂着噪声干扰的情况,提出了以四元数与卡尔曼滤波相结合对飞行器的姿态数据做互补融合处理的方法。在分析微型四旋翼飞行器工作原理和结构组成的基础上,应用相关的物理规律建立飞行器的姿态... 针对微型四旋翼飞行器运行过程中姿态数据中参杂着噪声干扰的情况,提出了以四元数与卡尔曼滤波相结合对飞行器的姿态数据做互补融合处理的方法。在分析微型四旋翼飞行器工作原理和结构组成的基础上,应用相关的物理规律建立飞行器的姿态算解的方程,提出了用卡尔曼滤波器解决飞行器的运动方程的方法,设计PID控制器,并进行相应的软件程序设计。测试结果与理论分析表明,该方法能实现良好的滤波效果,达到了平稳飞行的目的。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 噪声干扰 姿态算解 卡尔曼滤波
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基于ADRC的四旋翼飞行器抗干扰控制研究 预览
7
作者 蔡锦凡 陶家鑫 马亚红 《软件》 2020年第3期29-34,共6页
近年来随着自动控制技术的飞速发展,四旋翼飞行器在军事领域和民用方面均得到了广泛应用。飞行器控制系统的抗干扰能力决定了四旋翼飞行器飞行性能的稳定性和可靠性。飞行器控制系统常采用经典PID(Proportional Integral Derivative)方... 近年来随着自动控制技术的飞速发展,四旋翼飞行器在军事领域和民用方面均得到了广泛应用。飞行器控制系统的抗干扰能力决定了四旋翼飞行器飞行性能的稳定性和可靠性。飞行器控制系统常采用经典PID(Proportional Integral Derivative)方法,该方法容易受到外界的干扰,增大了控制难度。本文采用自抗扰控制(Auto Disturbances Rejection Control,ADRC)算法对四旋翼飞行器模型的飞行位置和姿态进行了控制。通过与PID算法控制结果对比,可以得到以下结论:基于ADRC算法控制的四旋翼飞行器起飞1-2s后,其飞行位置、姿态、位置和姿态回路扰动均与期望值有较高的重叠性,同时飞行器的水平和空间飞行轨迹呈现出圆滑、平稳。因此,ADRC能够有效地解决飞行器的内部通道耦合和外部干扰等问题,使得四旋翼飞行器能更加方便、可靠、稳定地应用于各个领域。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 自抗扰 姿态控制 位置控制
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基于反步法四旋翼自适应飞行控制器设计 预览
8
作者 洪云飞 《舰船电子工程》 2020年第1期48-53,共6页
为了提高四旋翼无人机的系统稳定性,将四旋翼飞行器的姿态数学模型分为两个通道:姿态角及高度通道和平面X、Y通道。设计了以反步法为基础的四旋翼无人机飞行控制器;在反步法的基础上对控制系统添加相应的自适应律,融合两种控制算法,提... 为了提高四旋翼无人机的系统稳定性,将四旋翼飞行器的姿态数学模型分为两个通道:姿态角及高度通道和平面X、Y通道。设计了以反步法为基础的四旋翼无人机飞行控制器;在反步法的基础上对控制系统添加相应的自适应律,融合两种控制算法,提出了基于反步法的自适应四旋翼飞行控制器。仿真试验结果表明所提出的四旋翼无人机飞行控制器对无人机系统响应速度和稳定性等方面都有所提高,体现出所设计控制器的先进性。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 反步法 自适应控制
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基于反推法的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制 预览
9
作者 李继峰 刘佳男 孙宗耀 《曲阜师范大学学报:自然科学版》 CAS 2020年第2期47-50,共4页
研究了四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制.针对建立的四旋翼飞行器位置及姿态误差动力学模型,采用反推法设计镇定控制项,分别进行位置控制器设计和姿态控制器设计.利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性.数值仿真实验结果表明,所提方法具有... 研究了四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制.针对建立的四旋翼飞行器位置及姿态误差动力学模型,采用反推法设计镇定控制项,分别进行位置控制器设计和姿态控制器设计.利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性.数值仿真实验结果表明,所提方法具有较好的跟踪性能. 展开更多
关键词 旋翼飞行器 反推法 轨迹跟踪控制
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四旋翼飞行器控制系统设计及可视化仿真 预览
10
作者 马鑫源 李燕燕 +2 位作者 梁雅雯 张勇 陈琦 《软件工程》 2020年第2期29-33,共5页
直接对四旋翼飞行器控制系统进行调试,极易引发危险,严重时还会造成人员伤害,针对目前多采用数值仿真验证方法难以直接展示控制效果问题,本文设计一种基于Matlab/SimMechanics软件的四旋翼飞行器飞行控制可视化仿真系统,首先,基于Simul... 直接对四旋翼飞行器控制系统进行调试,极易引发危险,严重时还会造成人员伤害,针对目前多采用数值仿真验证方法难以直接展示控制效果问题,本文设计一种基于Matlab/SimMechanics软件的四旋翼飞行器飞行控制可视化仿真系统,首先,基于Simulink完成了四旋翼飞行器控制系统设计,然后采用PID控制算法实现了四旋翼飞行器飞行状态直观姿态和飞行数据分析功能,最后通过仿真可以得出结论,所设计的四旋翼飞行器控制可视化仿真系统通过三维可视化窗口,可实时完成四旋翼飞行器实时控制算法演示和仿真,具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 SIMMECHANICS 可视化仿真系统
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四旋翼飞行器串级自抗扰姿态控制方法研究
11
作者 陈志旺 李博 +2 位作者 张忠新 宋娟 彭勇 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2020年第3期625-630,共6页
针对四旋翼飞行器的不完全驱动、状态耦合严重、易受外界干扰等问题,提出了一种串级自抗扰控制方法.通过欧拉及牛顿定理建立四旋翼飞行器动力学模型.内环针对姿态角速度控制设计了自抗扰控制器,通过扩张状态观测器对系统输入、输出状态... 针对四旋翼飞行器的不完全驱动、状态耦合严重、易受外界干扰等问题,提出了一种串级自抗扰控制方法.通过欧拉及牛顿定理建立四旋翼飞行器动力学模型.内环针对姿态角速度控制设计了自抗扰控制器,通过扩张状态观测器对系统输入、输出状态信息和内、外部外扰动进行实时估计,然后利用非线性误差反馈控制器对估计扰动进行实时补偿,并对所设计控制器进行稳定性证明.外环针对姿态角控制同样设计了自抗扰控制器,给出了参数整定的方法.仿真结果表明所设计的控制器能够更精准的追踪上目标角度,有效的实现四旋翼飞行器的姿态控制. 展开更多
关键词 旋翼飞行器 串级自抗扰算法 扩张状态观测 姿态控制
四旋翼飞行器自适应收缩反步控制 预览
12
作者 张果 卢天秀 +1 位作者 曹立佳 林达 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第1期26-31,41共7页
针对四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,考虑模型参数不确定的情况,提出了一种基于收缩理论与反步法的四旋翼飞行器自适应控制算法。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;然后,提出了一种自适应收缩反步控... 针对四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,考虑模型参数不确定的情况,提出了一种基于收缩理论与反步法的四旋翼飞行器自适应控制算法。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;然后,提出了一种自适应收缩反步控制方法应用于飞行器跟踪期望轨迹;最后,分析了系统的增量稳定性,证明了系统是误差状态收敛的。积分反步(IB)与自适应收缩反步(ACB)的对比实验表明,应用此控制算法的飞行器系统鲁棒性更强,能够精确地完成轨迹跟踪任务。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 反步法 自适应控制 收缩理论
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改进的Kalman滤波算法在飞行器测距中的应用研究 预览
13
作者 张雪蕊 刘祚时 +1 位作者 程素平 杜人照 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第2期158-161,共4页
为了解决四旋翼飞行器避障系统中激光和超声波传感器测距数据误差较大的问题,设计了一种改进的Sage_Husa自适应Kalman滤波算法。首先,在算法中引入遗忘因子,修正观测噪声协方差,校正数据结果,并使用Sage_Husa法对传统自适应Kalman滤波... 为了解决四旋翼飞行器避障系统中激光和超声波传感器测距数据误差较大的问题,设计了一种改进的Sage_Husa自适应Kalman滤波算法。首先,在算法中引入遗忘因子,修正观测噪声协方差,校正数据结果,并使用Sage_Husa法对传统自适应Kalman滤波算法进行简化;然后,针对不同材质的障碍物墙面进行测距实验;最后,将结果与单一传感器和传统Kalman滤波算法的实验结果进行对比。结果显示,改进的Kalman滤波算法使激光和超声波传感器测量数据的融合结果更加稳定、准确,证明该算法能有效提高传感器的测量精度。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 遗忘因子 Sage_Husa法 自适应Kalman滤波算法
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基于视觉引导着陆的微小型四旋翼设计及实现
14
作者 王龙 章政 王立 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2020年第1期27-34,共8页
为了增强四旋翼的自主性,借用视觉导航方法要求在GPS丢失信号或信号精度不高的情况下进行辅助定位,使得四旋翼能够在某些特殊需求场合自动着陆。针对Harris角点检测算法计算量大的问题,设计了一种快速、准确的标志图像识别算法,将一个... 为了增强四旋翼的自主性,借用视觉导航方法要求在GPS丢失信号或信号精度不高的情况下进行辅助定位,使得四旋翼能够在某些特殊需求场合自动着陆。针对Harris角点检测算法计算量大的问题,设计了一种快速、准确的标志图像识别算法,将一个区域内的所有角点转换成一个单值角点,替代了Harris算法中的局部非极大值抑制算法,减小了计算量,并进一步设计了视觉模式下的姿态与位置转换算法和视觉着陆控制算法。为了验证所设计算法的可行性和有效性,基于STM32单片机搭建了微型四旋翼实验平台系统,并实时在线进行了性能实验,结果表明,标志图像识别算法能正确检测和识别出标志图像,视觉着陆算法也成功实现了四旋翼实验平台的着陆功能。 展开更多
关键词 视觉着陆 旋翼飞行器 角点检测 图像识别
基于神经网络与重力补偿的植保机高度控制 预览
15
作者 郝学晟 周国平 《农机化研究》 北大核心 2020年第8期31-34,40共5页
针对四旋翼植物保护无人机(植保机)高度控制不精确的问题,提出一种神经网络与重力补偿PD控制器相结合的控制策略。由于农药的喷洒,植保机的质量参数不断减小,传统的控制器缺乏自适应能力,无法精确地控制飞行高度。为此,采用误差反向传播... 针对四旋翼植物保护无人机(植保机)高度控制不精确的问题,提出一种神经网络与重力补偿PD控制器相结合的控制策略。由于农药的喷洒,植保机的质量参数不断减小,传统的控制器缺乏自适应能力,无法精确地控制飞行高度。为此,采用误差反向传播(BP)神经网络估计植保机当前的总质量,给出精确的重力补偿值并与PD控制器共同作用控制植保机的飞行高度,提高系统对质量变化的自适应能力。与常用的高度控制方法相比,该控制方法对主要扰动的抑制更具有针对性。仿真实验表明:BP神经网络可以给出有效的重力补偿值,所提出的控制策略可以提高植保机高度控制精度。 展开更多
关键词 植保机 高度控制 神经网络 重力补偿 旋翼飞行器 PID
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四旋翼飞行器MAC-PID位置控制研究 预览
16
作者 王辉 王建辉 +2 位作者 刘红霞 费致根 张九江 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第1期79-84,共6页
针对四旋翼飞行器传统PID控制系统存在的响应慢、抗干扰能力差、超调较大等问题,将模型算法控制(MAC)引入传统PID控制系统,以改善控制系统的动静态性能。将不完全微分PID控制器与MAC控制器相结合,构成串级闭环控制系统:将不完全微分PID... 针对四旋翼飞行器传统PID控制系统存在的响应慢、抗干扰能力差、超调较大等问题,将模型算法控制(MAC)引入传统PID控制系统,以改善控制系统的动静态性能。将不完全微分PID控制器与MAC控制器相结合,构成串级闭环控制系统:将不完全微分PID控制器作为内环控制,实现对横滚角和俯仰角的姿态控制;将MAC作为外环控制,实现对位置以及偏航角的控制。仿真结果表明该方法与传统PID控制相比,其超调量小、响应速度快、响应曲线平滑。 展开更多
关键词 旋翼飞行器 MAC-PID 位置控制
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基于STM32的RoboFly四轴飞行器DIY(1)元器件选型与系统框架
17
作者 马仲伟 《无线电》 2019年第11期30-33,共4页
四轴飞行器是一种多旋翼飞行器,又被称为四旋翼飞行器。四轴飞行器是通过调整4个旋翼的转速差进而调整每个旋翼上获得的升力,来控制自身平衡的。四轴飞行器和传统的直升机相比,结构和控制方式都更为简单,目前直升机在续航上有较大优势,... 四轴飞行器是一种多旋翼飞行器,又被称为四旋翼飞行器。四轴飞行器是通过调整4个旋翼的转速差进而调整每个旋翼上获得的升力,来控制自身平衡的。四轴飞行器和传统的直升机相比,结构和控制方式都更为简单,目前直升机在续航上有较大优势,且大多应用于大载荷场景,而四轴飞行器等其他多旋翼飞行器则大多应用于一些小载荷场景。 展开更多
关键词 飞行器 旋翼飞行器 旋翼飞行器 旋翼 STM32 件选型 系统框架 转速差
基于ARM的空中摄像四旋翼无人机 预览
18
作者 李金鹏 丁玉琳 李蔚敏 《电子世界》 2019年第4期146-147,共2页
四旋翼无人机由机架、电机及驱动模块、飞行控制处理器、姿态传感器模块、无线通信模块、遥控器模块和电源模块等组成,飞行器通过改变两对相互交叉对称的旋翼的转向和转速,实现各种飞行姿态的控制,可以实现飞行器的一键起飞、一键降落,... 四旋翼无人机由机架、电机及驱动模块、飞行控制处理器、姿态传感器模块、无线通信模块、遥控器模块和电源模块等组成,飞行器通过改变两对相互交叉对称的旋翼的转向和转速,实现各种飞行姿态的控制,可以实现飞行器的一键起飞、一键降落,空中平稳定点悬停等飞行任务,使用FPV图传设备将摄像头拍到的图像传输回手机,完成四旋翼空中摄像的任务要求。 展开更多
关键词 旋翼无人机 旋翼飞行器 ARM
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一种带有重心调节机构的作业型飞行机器人建模与控制 被引量:1
19
作者 连杰 宋光明 +2 位作者 王营华 孙慧玉 宋爱国 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期1-8,共8页
针对作业型飞行机器人完成抓取、搬运等任务时所产生的重心偏移问题,设计了一种带有重心调节机构的作业型飞行机器人,并提出了一种重心调节控制策略.该方法通过对作业装置中的机械臂进行运动学推导,动态计算出机械臂运动时复合系统重心... 针对作业型飞行机器人完成抓取、搬运等任务时所产生的重心偏移问题,设计了一种带有重心调节机构的作业型飞行机器人,并提出了一种重心调节控制策略.该方法通过对作业装置中的机械臂进行运动学推导,动态计算出机械臂运动时复合系统重心位置的改变量,利用力矩平衡方程计算得到调节机构所需转动的角度,从而实现对复合系统重心的调节.为验证所提出控制策略的有效性,在Matlab仿真环境中,分别研究了有无重心调节控制时机械臂运动对复合系统重心轨迹和定点悬停位姿的影响.通过户外实物实验测试了飞行机器人搭载负载情况下,调节机构在定点悬停作业时的稳定效果.实验结果表明,在所述控制策略下,重心调节机构能够在飞行机器人作业过程中实时调节复合系统重心的偏移量,验证了控制策略的有效性. 展开更多
关键词 飞行 重心调节控制 旋翼飞行机械臂 空中作业 旋翼飞行器
基于非线性分离的可倾转四旋翼LQR飞行控制研究 预览
20
作者 卢凯文 杨忠 +2 位作者 许昌亮 徐浩 陆可 《南京信息工程大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第4期390-397,共8页
本文研究了一种能够独立控制位置和姿态的可倾转四旋翼飞行器,在建立了系统动力学模型的基础上,针对可倾转四旋翼飞行器系统存在的强输入非线性问题,采用了非线性分离策略,构造中间控制量,将该强非线性系统分离为线性动态环节和非线性... 本文研究了一种能够独立控制位置和姿态的可倾转四旋翼飞行器,在建立了系统动力学模型的基础上,针对可倾转四旋翼飞行器系统存在的强输入非线性问题,采用了非线性分离策略,构造中间控制量,将该强非线性系统分离为线性动态环节和非线性静态环节,并仅针对线性动态环节设计了计算量小、易于硬件实现的线性二次型调节器(LQR),然后再通过反解输入非线性环节将中间控制量分配到实际的控制量——旋翼倾转角和电机转速.仿真实验结果表明,基于非线性分离策略设计的LQR飞行控制器能够实现对可倾转四旋翼稳定控制,很好地独立追踪位置和姿态期望. 展开更多
关键词 旋翼飞行器 可倾转旋翼 非线性分离 线性二次型调节
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