四旋翼无人机

摘要： 针对四旋翼无人机大机动、强非线性、强耦合、多变量、易受外界干扰的特点,并考虑到其模型符合块对角结构,设计了干扰观测器补偿的块对角控制器。首先,针对前四个特点,并结合模型的特殊块对角结构,提出采用块对角理论对飞行控制器进行设计。然后,为提高块对角控制器的综合性能,提出将混合线性设计策略应用到控制器设计中。最后,为提高其在实际环境中的抗干扰性,引入非线性干扰观测器对干扰进行估计和补偿,得到了干扰观测器补偿的块对角控制器。仿真表明上述控制器具有很好的动态性能和跟踪性能,同时具有很好的抗干扰性和鲁棒性。

摘要： 目前四旋翼无人机(UAV)大多采用比例-积分-微分(PID)控制器,但四旋翼控制器比较多且PID参数整定比较困难。针对这一问题采用极值搜索(ES)与PID相结合的方法对四旋翼的姿态进行控制。在分析四旋翼的数学模型及其姿态控制方法的基础上,设计了ES-PID控制器,并在MATLAB中进行了仿真验证。结果表明:极值搜索算法对PID控制器具有很好的参数整定效果,ES-PID对四旋翼控制具有更好的动态性和稳定性。

摘要： 针对欠驱动的四旋翼无人机运动目标跟踪问题,提出了一种新的渐近跟踪控制器。首先,将控制系统解耦为位置控制系统和姿态控制系统;其次,提出了一种将人工势场(APF)与滑模控制(SMC)相结合的方法,实现了对运动目标的保持固定距离的高精度跟踪;第三,采用径向基神经网络(RBF)算法对姿态系统进行控制,并用李雅普诺夫方法进一步证明了两个子系统的稳定性。最后,仿真结果验证了所提控制方法的优越性和鲁棒性。

摘要： 四旋翼无人机实践平台以微控制器为主控系统,利用锂电池作为动力系统,并通过各类传感器采集四轴无人机的姿态数据和高度数据,确保其稳定飞行。该平台涵盖了光机电算等多个学科的内容,配套了机械设计、硬件电路设计和焊接、传感器应用以及程序设计等实验项目。在教学过程中采用项目式教学模式串联各个知识点,帮助学生构建完备的知识体系,提高学生的工程实践能力。

摘要： 为提高四旋翼无人机姿态参数获取的准确性,确保后续姿态控制精度,采用STM32F407微控制器以及多传感器构成姿态测量系统。对各传感器原始误差进行校准,应用扩展卡尔曼滤波(EKF)进行基于陀螺仪的状态预测和基于加速度计/磁力计的测量校正,融合信息并估计出3姿态角,与3自由度姿态算法验证系统测量出的姿态角真实值对比,3个角度的平均误差为0.7°,相对于基于单一陀螺仪积分和基于加速度计/磁力计的姿态解算,误差分别下降了3.034°和0.174°,该方法可有效提高EKF估计精度。

摘要： 采用基于滑移网格模型和MRF模型的数值模拟方法,分析并计算某四旋翼无人机处于悬停状态时的气动特征。结果表明,无人机处于悬停状态时,压力主要集中在螺旋桨叶片下表面和机身上表面,机身侧面则会产生低压区,同时在螺旋桨下方会形成一个速度高速区,并且验证了在螺旋桨旋转过程中机身上压力分布呈周期性变化。实验结果有助于无人机设计制造与安全飞行,也可以为无人机其他运动状态时的气动特性分析提供新思路。

摘要： 针对四旋翼无人机飞控系统中传统的PID控制算法响应速度慢、控制精度低以及鲁棒性不够强的问题,通过采用滑模变结构的控制算法取代了传统的PID控制算法,增强了系统的控制精度和响应速度。由于无人机在飞行过程中容易受到各种外界环境因素的干扰,因此采用积分滑模的控制策略来提升飞控的抗干扰能力。同时考虑到四旋翼无人机固有的欠驱动性,将无人机控制系统分为位置子系统外环和姿态子系统内环的结构,通过内外环的控制策略可以简化欠驱动系统控制律的设计过程。

摘要： 主要探究分析适应3500 m以上高海拔且低气温环境下提升续航型无人机滞空时间的电池选型方案。对磷酸铁锂动力电池(石墨烯电池)和镍钴锰动力电池(三元电池)进行实验室低温环境性能试验,并按照取得的试验结果设计高海拔低温环境下的电池上机部署方案,基于此实验基础对更换电池系统的四旋翼无人机进行试飞实验。结果显示,三元电池方案更适应高海拔低气温环境的无人机续航能力保障需求。

摘要： 针对四旋翼无人机轨迹跟踪控制中非线性、欠驱动、强耦合、多变量的控制难点问题,提出了一种基于扩张状态观测器的串级全局快速终端滑模控制策略,该控制策略使得系统具有快速感知并实时消除内外干扰的功能,而且能保证系统在有限时间内迅速收敛到平衡状态。此外,通过Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。仿真实验证明,在四旋翼无人机模型中考虑了电机动态特性、外部干扰并避免了姿态角小扰动假设的情况下,所提控制算法能够提高系统的鲁棒性能,保证无人机的轨迹跟踪精度。

摘要： 针对四旋翼无人机PID控制中,凭借经验知识和仿真调试来选取比例、积分、微分等参数时存在盲目性的问题,提出了利用改进后的粒子群算法对PID控制器进行优化的方法。采用自适应惯性权重的方法对粒子群进行优化能够避免在刚开始就陷入局部最优的困境,同时选用ITAE准则作为改进粒子群算法的适应度,以此达到更好的控制效果。通过MATLAB/Simulink搭建模型并仿真,证明了自适应粒子群PID比传统的PID响应更快,超调量接近于0,达到稳定的时间更短;在遇到干扰信号时粒子群PID算法恢复稳定的时间较PID减少了0.15s。

摘要： 为实现某四旋翼无人机的低成本、轻量化结构.采用HyperMesh建立了该无人机的初始优化模型,赋予模型铝的材料参数.并在HyperMesh软件中调用OptiStruct求解器完成了该无人机结构的拓扑优化设计,结果显示其结构较现有的四旋翼无人机辐射状结构存在较大区别.对优化后的模型进行了建模和分析,其结构强度满足要求.为实现低成本、轻量化的四旋翼无人机结构设计提供了新的思路.

摘要： 在目前的多旋翼无人机研究中,无人机的自主精确着陆对于无人机灾后救援、投放货物等具有重要意义.为解决旋翼无人机自主精确着陆问题.本文介绍了一种基于视觉伺服实现四旋翼无人机自主着陆的方法.具体包括设计特定的着陆标志,设计图像检测算法,之后通过基于图像的视觉伺服来跟踪平台上的着陆标志并实现自主着陆.最后通过在V-rep下仿真实现了视觉伺服控制.仿真结果表明,基于视觉伺服控制算法能满足无人机的自主精确着陆.

摘要： 本文根据四旋翼无人机简化后的模型设计控制器.对于姿态受限问题,利用性能函数来描述姿态子系统跟踪误差的收敛速率,超调量以及稳态误差.通过误差转换函数将一个对输出存在性能约束的非线性问题转化为一个无约束问题,根据转换后的误差设计一个快速终端滑模面,基于此滑模面设计姿态控制器.文中证明了本文方法不但能保证闭环系统所有信号有界,而且可以使姿态跟踪误差在有限时间达到预定性能.仿真结果验证了本文方法的有效性.最后用Qball-X4四旋翼无人机进行实验验证本方法的实用性.

摘要： 文章介绍了四旋翼无人机巡检的优缺点及适用范围,并重点对四旋翼无人机的关键指标、实用示例、发展方向等方面进行了分析.相较于其他种类的无人机输电线路巡检，四旋翼无人机巡检具有风险低、经济性强、速度快、操作相对简单等明显优势，其未来将会在很大程度上代替人工去完成一些具有较高难度、高危险性的工作任务，极大地提高输电线路巡检效率和科技含量，降低劳动强度、化解安全风险、提高线路的可靠性，具有广阔的应用前景。

摘要： 本文建立了四旋翼无人机的六自由度动力学模型以及阵风模型,并且使用基于动量定理提出的侧力模型对阵风所产生的干扰进行估计.针对估算出的干扰值,本文提出了一种鲁棒退步控制算法,通过在控制律中引入分段连续函数从而最终使得基于偏差建立的李雅普诺夫函数一致有界,最终在保证稳定性的前提下使得无人机具有良好的指令跟踪能力.通过与PID控制器在阵风条件下进行比对,验证了本算法的性能.

摘要： 四旋翼无人直升机作为微小型无人机,既可作为独立的攻击武器和运载平台,又可以组织编队飞行以集群攻击模式进行对地攻击.本文在分析四旋翼无人机自主控制的基础上,结合目前国际上四旋翼无人机最新研究进展和发展方向,提出了未来旋翼无人机攻击的四种不同的作战模式和其技术特点,为新型空地攻击武器装备的研制和创新作战方法提供有益帮助.

摘要： 近年来,海洋三所先后应用四旋翼无人机遥感系统在大连长兴岛,唐山打网岗,秦皇岛北戴河,烟台北长山岛,上海崇明岛,厦门周边海岛海岸带,漳州城洲岛,湛江东海岛以及三亚鹿回头等全国多个海岛、海岸带区域开展的近百次无人机遥感调查,获取了大量的无人机遥感图像资料,并成功应用四旋翼无人机遥感技术开展了海岸带沙滩修复效果评估、岸线潮滩侵蚀监测、海岛植被调查与生态修复评估、海岛地质灾害监测、海岸警戒潮位核定中的海堤三维监测以及海监海岛执法与岸线巡查等方面的应用研究.实践表明,四旋翼无人机具有起降环境要求低、性能可靠、机动灵活等特点,其正射图像处理精度可满足大比例制图需求,三维高程信息提取精度可达10厘米以下,完全适合于海岛、海岸带遥感调查需要.今后,海洋三所将把三波段遥感相机、红外热成像仪以及高光谱遥感相机陆续集成于无人机载荷平台上,以实现红树林、互花米草等湿地植被的生态环境参数遥感、电厂热污染扩散以及近岸水质监测等,进一步拓展无人机在海岛、海岸带的业务化应用,为海岛海岸带业务化监测、海洋环境管理决策提供重要技术支撑.

摘要： 通过对黑河输水渠道巡查工作进行分析和引入无人机开展渠道巡查,解决了渠道巡查工作出现的重点部位“盲区”巡查不到位、汛期渠道周边地质地貌变化信息预警不及时、渠道周边报建项目施工现场监管不彻底等问题,实现了渠道巡查全方位、全时空、全覆盖,对于黑河输水渠道管理部门的渠道巡查工作有一定的指导意义.

摘要： 无人机在架空线巡视中的实际应用验证了其遥控遥测、续航时间、飞行稳定性符合短途巡视的需求.随着电缆的快速增长,其运行维护成为新的挑战,传统的人工巡线方法耗费大量人力物力且受自然环境的影响大.本文研制了一种输电电缆用巡视飞行器,输电电缆用巡视时示器由四旋翼无人机本体、供电电源系统、巡检任务设备系统、遥控遥测系统以及巡检综合控制系统等组成。四旋翼无人机采用全折叠式设计，便携性高；采用姿态控制，即通过操纵杆控制无人机的俯仰角、滚转角和偏航角，从而改变无人机的运动。飞行控制系统由主控器、遥控遥测数据链的机载端、多功能模块、GPS与指南模块、电调组成。利用无人机巡视电缆户外终端和避雷器,在保证巡视质量的同时大大提高了巡视效率,为下一步运行维护提供了可靠的依据.

摘要： 四旋翼无人机是一种比较新颖的微小型无人机，具有成本低廉、体积轻巧、动作灵活等特点，逐渐成为无人机领域的一支新秀。本文阐述了新型无人机的飞行原理，对国内外研究现状做了简要介绍，结合已有的研究成果，分析目前的研究热点，对未来的发展趋势和前景做了展望。

摘要： 一种多旋翼无人机的电调编址方法，包括以下步骤：为所述电调配置编址接口；获取所述编址接口的特征信息；根据所述编址接口的特征信息为所述电调编址。本发明提供的多旋翼无人机的电调编址方法，安装电调时无需考虑电调与安装位置的对应关系，而在开机后由无人机自行识别并对其安装的所有电调进行编址，从而方便了电调的装配或维修。本发明还提供了一种用于多旋翼无人机中电调的控制系统、电调、动力系统以及多旋翼无人机。

摘要： 本发明涉及一种无人机旋翼和旋翼式无人机，无人机机身上开设安装槽，安装槽的上方固定连接槽盖，槽盖上方设置有桨叶，安装槽内部设置有内齿环、外齿盘和电机，内齿环固定于安装槽的内底壁，内齿环的内表面啮合有外齿盘，外齿盘的上表面固定有电机，电机的输出端向上连接旋转轴，槽盖中心位置开设中心孔，桨叶具有向下的连接轴，连接轴下端穿过中心孔，连接轴下端内部开设有连接槽，旋转轴插入连接槽中，连接轴上部和旋转轴内部开设大小相同的内螺纹槽，高强度螺栓由上至下穿过连接轴和旋转轴，上端以螺母锁定。本发明较好地解决了无人机机身和旋翼之间的连接问题，不仅连接牢固，且灵活性强，能较好地满足无人机快速拆卸组装、更换零部件等需要。

摘要： 本发明涉及一种固定翼无人机、多旋翼无人机及无人机协同控制方法，属于无人机技术领域，包括一种固定翼无人机以及多旋翼无人机，所述固定翼无人机包括固定翼无人机本体以及第一连接机构，多旋翼无人机包括所述多旋翼无人机包括多旋翼无人机本体以及第二连接机构，所述第二连接机构包括设置在所述多旋翼无人机本体上的若干第一连杆，且所述第一连杆之间通过第二连杆连接，且所述第一连杆上至少设置两组对接锁定装置。本发明不仅降低固定翼无人机集群应用时起飞对场地以及空域的要求，而且降低固定翼无人机起飞所需要的能耗，增加固定翼无人机的续航时间以及航程，还能通过固定翼无人机与多旋翼无人机的异构协同工作。

摘要： 本发明公开了一种用于多旋翼无人机的桨叶防护装置及多旋翼无人机，属于无人机领域，包括用于与多旋翼无人机的机臂可拆卸连接的支架以及与支架固定连接的网罩；网罩包括均环绕布置在多旋翼无人机的桨叶外侧的上罩环和下罩环，下罩环通过连接件与支架固定连接，上罩环可拆卸连接在下罩环的上部，上罩环的上部端面以及下罩环的下部端面上均设置有防护网，且两个防护网之间具有容置间隙以容纳多旋翼无人机的桨叶。多旋翼无人机包括机身、连接在机身上的多个机臂以及安装在每个机臂上的升力组件，升力组件包括电机和桨叶，每个桨叶均配置有桨叶防护装置。本发明结构设计合理，不但能够对桨叶进行防护，还便于快速拆装。

摘要： 本发明公开了一种多旋翼无人机角度控制方法及其多旋翼无人机，方法包括：根据多旋翼无人机在飞行中的期望角度值和实时角度值计算角度误差值，若不符合预设的阈值，则对角度误差值进行微分，得到角度误差值的微分项，将角度误差值和角度误差值的微分项输入非线性系统，得到非线性系统的输出，通过非线性系统的输出和P型迭代率，计算得到本次控制输出；若角度误差值符合预设的阈值，将P型迭代率的上一次控制输出作为本次控制输出；本次控制输出作为下一级的角速度控制器的输入作用于级联飞行系统，改变实时角度。不依赖平台和环境的精确模型，赋予多旋翼无人机角度自主控制的能力，大对于无人机的稳定任务具有重要意义。

摘要： 本发明公开了适用于多旋翼无人机的多余度飞控系统及多旋翼无人机，包括冗余裁决计算机，冗余切换计算机，多个飞控计算单元。其中，每个飞控计算单元包括一个飞控计算机，多个IMU，多个磁罗盘，多个气压计以及多个GPS模块。冗余裁决计算机负责接收所有飞控计算机采集到的传感器数据和冗余切换计算机捕获到的所有PWM值数据，并分析决策选出最优的飞控计算单元，将该飞控计算单元的序号发送到冗余切换计算机。冗余计算机接收到最优飞控计算单元的序号后，将该单元中飞控计算机的PWM值输出到电机执行机构中。本发明通过传感器与飞控计算机的多冗余结构，使得本发明具有更强的容灾容错性能，从而可以提高无人机在飞行任务中的安全性与稳定性。

摘要： 本实用新型公开了一种旋翼无人机的旋翼保护罩，包括设置在旋翼无人机基板外侧的圆环形保护罩本体,保护罩本体在与相邻旋翼保护罩本体相对的位置设置供气流在两旋翼保护罩间流动的气流通道，在保护罩本体的侧壁的其余部分上还均匀的设置有减负通孔。本实用新型优点在于，安装保护罩后高速旋转的旋翼得到很好的保护，避免了障碍物对旋翼的损伤和旋翼对人身安全的损伤。无人机可以在狭窄或人多的地方飞行。加上龙骨的保护罩强度大大增加，通孔令高速气流得到理想的引导通道，避免了串流造成的抖动。

摘要： 本发明公开了一种四旋翼无人机的便携折叠方法及四旋翼无人机，方法包括如下步骤：S1：在四旋翼无人机的主机身中分别设置与其机臂数量相等，并用于一一对应放置机臂的放置位；S2：旋转主机身，使机臂与主机身设置的放置位一一对应，并使每一机臂放置在其对应放置位的一端部；S3：折叠机臂，使机臂沿着主机身中轴线的方向折叠，并放在主机身一一对应的放置位上，折叠完成。本发明通过过独特方式实现无人机在两个维度面进行折叠，最终使无人机形成一个较完整的柱状体，从而达到便携效果，消费者可以将无人机放在背包的两侧，如同带一瓶水一样方便自然。

摘要： 本实用新型公开了一种四旋翼无人机机架及四旋翼无人机，其中所述的一种四旋翼无人机机架，包括机身组件和四个机臂组件，所述的四个机臂组件插接到机身组件上，整体呈“X”型。通过采用“X”型的机架结构，使得四旋翼无人机的四个电机和螺旋桨的作用力的合力在机身组件的同一个点上，四旋翼无人机在飞行过程中的姿态更加稳定，解决了现有四旋翼无人机因机架结构不合理致飞行不稳定的问题，从而减小了四旋翼无人机在遥感测绘、航拍等领域中的应用误差，提高了在测绘、航拍中的使用精度并拓展了四旋翼无人机的应用领域。解决现有四旋翼无人机因机架结构不合理致飞行姿态不稳定的问题。

摘要： 本实用新型公开了一种四旋翼无人机机架及四旋翼无人机。其中，四旋翼无人机机架包括机身和四个机臂，整体呈工字型，所述机身前后两端均向其左右两侧各伸出一根机臂。四旋翼无人机包括所述四旋翼无人机机架。本实用新型通过采用工字型的机架结构，使得四旋翼无人机在飞行过程中的姿态更加稳定，解决了现有四旋翼无人机因机架结构不合理致飞行不稳定的问题，从而减小了四旋翼无人机在遥感测绘、航拍等领域中的应用误差，提高了在测绘、航拍中的使用精度并拓展了四旋翼无人机的应用领域。