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农用无人机结构拓扑优化与增材制造研究
1
作者 卞青青 《农机化研究》 北大核心 2025年第5期197-201,共5页
为了提高无人机载重、减少整体质量、实现机身轻量化设计,以农用无人机机翼为研究对象,基于围绕增材制造的核心拓扑结构折叠固化的薄复合材料壳,采用类似桁架的内部结构和折叠的薄复合材料壳进行制造,实现高度复杂且无需模具的无人机结... 为了提高无人机载重、减少整体质量、实现机身轻量化设计,以农用无人机机翼为研究对象,基于围绕增材制造的核心拓扑结构折叠固化的薄复合材料壳,采用类似桁架的内部结构和折叠的薄复合材料壳进行制造,实现高度复杂且无需模具的无人机结构。通过优化设计和增材制造的结合,成功提高了农用无人机的载重能力和续航能力。机翼试验验证结果表明:优化设计和模拟结果的吻合度较高,验证了该方法的可靠性和有效性。研究可为农用无人机结构的拓扑优化和增材制造提供重要的参考和指导。 展开更多
关键词 农用无人机 结构拓扑优化 增材制造 性能改进 载重 应变
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元启发式算法在植保无人机路径规划中的研究进展 被引量：3
2
作者 张旭东 于丽娅 +2 位作者 李少波 张安思 张保 《农机化研究》 北大核心 2025年第3期1-9,共9页
随着无人机系统技术、传感器技术和人工智能算法等相关技术的不断发展,植保无人机路径规划技术在农业生产中备受重视,并被广泛应用。作为航空植保的关键技术之一,植保无人机路径规划面临的是一个复杂且多约束的组合优化问题。传统算法... 随着无人机系统技术、传感器技术和人工智能算法等相关技术的不断发展,植保无人机路径规划技术在农业生产中备受重视,并被广泛应用。作为航空植保的关键技术之一,植保无人机路径规划面临的是一个复杂且多约束的组合优化问题。传统算法往往难以得到理想的结果,而元启发式算法则因其高效率成为解决该类优化问题的有效手段。为此,首先介绍了农业航空中的路径规划,随后总结出了植保无人机路径规划的关键要素,并使用更为合理的分类方式进行归纳;其次,从算法层面对相关研究所采用的元启发式算法进行分类和梳理,并阐述了其在实际应用中的现状,且根据提出的分类方法和研究特点,全面地归纳了当前的研究成果;最后,针对目前植保无人机路径规划研究存在的问题提出了几条可行的发展思路。 展开更多
关键词 农机航空 植保无人机 路径规划 元启发式算法 乡村振兴 农业现代化
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精准对靶喷洒植保无人机地面站的设计 被引量：1
3
作者 张子超 张亚莉 +4 位作者 兰玉彬 张建瓴 严智威 林芳源 邓继忠 《农机化研究》 北大核心 2025年第7期112-120,共9页
精准对靶喷洒是未来无人机植保装备技术的重要发展方向,其规划和控制则需要地面站来完成,但目前商品化的植保无人机及其地面站均无精准对靶喷洒功能,用户也无法在其上开发精准对靶功能。为此,利用DJI A3 Pro飞控,采用Jetson TX2控制系统... 精准对靶喷洒是未来无人机植保装备技术的重要发展方向,其规划和控制则需要地面站来完成,但目前商品化的植保无人机及其地面站均无精准对靶喷洒功能,用户也无法在其上开发精准对靶功能。为此,利用DJI A3 Pro飞控,采用Jetson TX2控制系统和RTK等硬件对植保无人机进行飞行控制和喷洒控制;在此硬件基础上,基于Qt和Google Map离线瓦片地图,开发了应用于精准对靶喷洒的地面站软件。该软件不但实现了对无人机航线规划、设定喷洒参数和无人机飞行状态显示等基本功能,且可以进行基于处方图的喷洒。初步测试表明:系统具有可行性和稳定性,达到预期效果,可为自行研发精准对靶喷洒植保无人机系统提供参考。 展开更多
关键词 植保无人机 地面站 精准对靶喷洒 控制技术
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植保无人机低空低量喷雾技术的发展现状及优化策略 被引量：3
4
作者 李欣璐 吕坤林 《南方农机》 2025年第5期38-40,共3页
无人机技术的快速发展,为农田植保工作提供了更加高效便捷的技术手段。植保无人机因喷施效果好、作业性能高效、自动化程度高、体积小质量轻、人机分离等多重优势,在植保领域得到了越来越广泛的应用。基于此,文章针对植保无人机低空低... 无人机技术的快速发展,为农田植保工作提供了更加高效便捷的技术手段。植保无人机因喷施效果好、作业性能高效、自动化程度高、体积小质量轻、人机分离等多重优势,在植保领域得到了越来越广泛的应用。基于此,文章针对植保无人机低空低量喷雾技术的发展现状及未来的发展方向进行了介绍,并阐述了植保无人机低空低量喷雾技术的相关优化策略,以此加深人们对植保无人机低空低量喷雾技术的了解,同时为植保无人机低空低量喷雾技术未来的发展和改进提供一定参考。研究结果表明,植保无人机低空低量喷雾技术覆盖范围广、穿透性较好,且能轻松实现低空飘移和均匀喷洒,大大提高了农作物的防治覆盖率和农药利用率,增强了农田病虫杂草防治工作的精准性和安全性,提升了农田植保工作效率,降低了人工成本,应用前景广阔。 展开更多
关键词 植保无人机 低空低量 喷雾技术
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多功能农业植保机器人设计研究 被引量：2
5
作者 王国栋 杨荣 +2 位作者 张清蓉 杨松林 曹新鑫 《南方农机》 2025年第5期159-163,共5页
【目的】解决传统农业喷药作业中农机效率低、劳动强度大、安全性差、对不同地形及农作物行距适应性差等问题。【方法】设计了一款多功能农业植保机器人。通过无线遥控操作技术,实现操作人员远程控制,有效避免直接接触药物,提升了作业... 【目的】解决传统农业喷药作业中农机效率低、劳动强度大、安全性差、对不同地形及农作物行距适应性差等问题。【方法】设计了一款多功能农业植保机器人。通过无线遥控操作技术,实现操作人员远程控制,有效避免直接接触药物,提升了作业安全性;设计了水陆两用机构,使机器人不仅能在陆地上作业,也能适应水田环境,显著拓宽了机器人的作业范围;集成了自动寻光太阳能系统,在提高机器人续航能力的同时,实现了绿色环保的植保作业;底盘采用可调机构设计,使轮距和底盘高度可根据农作物的高度、行距或者路况灵活调整,提升了机器人的地形适应性;喷药系统设计为双喷药系统,可满足不同农作物的需求,实现了一机多用;同时集成了机械臂与直线导轨,可根据需要对机器人的作业功能进行拓展,如可实现树枝修剪、浇水等多功能作业。【结果】通过对原型机进行测试,发现其在无线遥控操作、船体升降、太阳能自动寻光、底盘高度和轮距调整、双喷药系统等方面均表现良好,功能测试验证满足设计要求。【结论】该机器人不仅能提升农业生产效率和安全性,还具备环保、节能和多功能集成的特点的设计研究。该机器人的设计研究具有重要的社会价值和经济价值,为农业植保机器人的未来发展提供了重要的参考和借鉴。 展开更多
关键词 绿色农业 农业植保 机器人 水陆两栖
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农业无人机的推广及应用 被引量：2
6
作者 张剑云 《南方农机》 2025年第9期70-72,共3页
为了探索如何通过智能化技术提升农业生产效率与精确度,文章采用案例分析法,通过调研和分析农业无人机在不同农业生产环节中的实际应用情况,结合农业无人机的技术特点,评估其在降低人力成本、提升生产精度、提高作业效率等方面的优势,... 为了探索如何通过智能化技术提升农业生产效率与精确度,文章采用案例分析法,通过调研和分析农业无人机在不同农业生产环节中的实际应用情况,结合农业无人机的技术特点,评估其在降低人力成本、提升生产精度、提高作业效率等方面的优势,探明农业无人机在现代农业生产中的应用价值及其推广策略。研究结果表明,农业无人机在精准施肥、喷洒农药、植保监测等方面表现出色,能够显著提高作业效率、减少资源浪费、降低环境污染,且能够降低劳动强度、提升生产精度。在推广应用方面,可以通过加强技术培训、政策扶持、设备共享等措施,加快农业无人机在农业生产中的普及与应用。本研究为农业无人机技术的进一步推广提供了理论依据与实践指导,以期为农业生产向智能化、高效化方向发展提供可参考的范式。 展开更多
关键词 农业无人机 智慧农业 应用 推广
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基于无人机的农田监测与智能灌溉系统设计 被引量：2
7
作者 赵玥 《农业技术与装备》 2025年第1期12-14,共3页
基于无人机技术设计了一种新的农田监测与智能灌溉系统,系统硬件由传感器、通信模块、电源系统设计及无人机平台组成,通过数据采集与分析、数据分析与处理、智能决策实现软件工作。试验结果表明,设计的基于无人机的农田监测与智能灌溉... 基于无人机技术设计了一种新的农田监测与智能灌溉系统,系统硬件由传感器、通信模块、电源系统设计及无人机平台组成,通过数据采集与分析、数据分析与处理、智能决策实现软件工作。试验结果表明,设计的基于无人机的农田监测与智能灌溉系统具有较高的水资源利用率,有效地提升了农田产量。 展开更多
关键词 无人机 农田监测 智能灌溉 灌溉系统
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农用无人机在现代农业中的应用与挑战 被引量：2
8
作者 赵志伟 薄贺飞 《种子科技》 2025年第9期183-185,共3页
低空技术驱动的智慧农业为现代农业转型提供了重要支撑,其中,农用无人机在植物保护、精准作业与农田监测等场景中展现出显著优势。从农业低空基础设施建设、无人机技术创新与多场景应用出发,系统分析了无人机在植保作业、病虫害监测、... 低空技术驱动的智慧农业为现代农业转型提供了重要支撑,其中,农用无人机在植物保护、精准作业与农田监测等场景中展现出显著优势。从农业低空基础设施建设、无人机技术创新与多场景应用出发,系统分析了无人机在植保作业、病虫害监测、作物健康管理等领域的技术进展。研究表明,无人机技术通过多光谱传感、精准施药和智能路径规划,显著提升了农业生产效率与生态可持续性。当前挑战集中于续航能力、载重限制、数据分析整合及专业人才短缺等方面。未来需通过优化硬件性能、开发智能化算法、完善数据平台建设,并加强产学研协同培养复合型人才,推动农业无人机技术的规模化应用,助力智慧农业与绿色农业的深度融合。 展开更多
关键词 农用无人机 植物保护 现代农业
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基于专利视角的农业无人机领域发展分析
9
作者 徐龙龙 《现代农业装备》 2025年第3期111-115,共5页
农业无人机在农业监测、农药喷洒、作物播种、作物施肥、植物授粉等农业生产的各个环节都具有降本增效的作用。以全球专利申请为基础,分析农业无人机的全球专利申请趋势、技术来源国、中国区域分布、法律状态以及重点申请人等,厘清农业... 农业无人机在农业监测、农药喷洒、作物播种、作物施肥、植物授粉等农业生产的各个环节都具有降本增效的作用。以全球专利申请为基础,分析农业无人机的全球专利申请趋势、技术来源国、中国区域分布、法律状态以及重点申请人等,厘清农业无人机的技术发展现状和发展趋势,初步探讨了国内外重要申请人的专利布局情况,为我国农业无人机产业发展提供技术参考和方向指引。 展开更多
关键词 无人机 农业 植保 专利
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油菜无人机飞播装置设计与试验 被引量：31
10
作者 张青松 张恺 +3 位作者 廖庆喜 廖宜涛 王磊 舒彩霞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第14期138-147,共10页
针对丘陵山区油菜种植面积逐步扩大和平原地区稻油茬口矛盾突出的生产现状,结合无人机飞播作业不受地形限制、作业速度快、工作效率高和适用范围广等优点,该研究开发了与极飞P20四旋翼无人机平台配套的油菜无人机飞播装置和控制系统。... 针对丘陵山区油菜种植面积逐步扩大和平原地区稻油茬口矛盾突出的生产现状,结合无人机飞播作业不受地形限制、作业速度快、工作效率高和适用范围广等优点,该研究开发了与极飞P20四旋翼无人机平台配套的油菜无人机飞播装置和控制系统。分析确定了飞播装置种箱、充种漏斗、槽轮等的结构参数,并研制了相应的控制系统。在分析无人机飞播质量影响要素基础上,建立了无人机旋翼气流场仿真模型,并以充种漏斗长度和槽轮转速为试验因素开展台架试验。仿真分析和台架试验结果表明,旋翼气流场对油菜种子的空中漂移运动轨迹有较大影响,根据获得的无人机飞行速度与槽轮转速关系模型,确定了旋翼气流场对种子影响较小的参数组合:导种管出种口与无人机旋翼距离300 mm,充种漏斗长度53 mm,槽轮转速10~50 r/min、无人机飞行速度2~4 m/s。场地试验表明:导种管出种口横向距离为1.1m,无人机飞行高度为2~2.5 m时,无人机有效作业幅宽2.15~2.45 m,种子分布均匀性变异系数为32.05%~34.78%,装置作业性能较好,满足油菜农艺种植要求。研究结果可为油菜无人机飞播配套装置设计提供参考。 展开更多
关键词 无人机 试验 飞播 油菜 排种装置 控制系统
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植保无人机施药喷嘴的发展现状及其施药决策 被引量：52
11
作者 何勇 肖舒裴 +5 位作者 方慧 董涛 唐宇 聂鹏程 吴剑坚 骆少明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第13期113-124,共12页
农药的低利用率是影响农业生态环境和农产品品质安全的重要原因之一,优化农药喷施技术是提高农药利用率的有效手段。无人机植保喷施作业作为航空施药领域的重要组成部分,因其应对突发灾害能力强、不受作业地点限制等优势,具有巨大的发... 农药的低利用率是影响农业生态环境和农产品品质安全的重要原因之一,优化农药喷施技术是提高农药利用率的有效手段。无人机植保喷施作业作为航空施药领域的重要组成部分,因其应对突发灾害能力强、不受作业地点限制等优势,具有巨大的发展潜力。喷嘴作为植保无人机喷施系统中的关键部件,主要分为液力雾化喷嘴和离心雾化喷嘴两大类,良好的喷嘴性能能够大大提升航空施药喷洒的均匀性,提高农药的利用效率。该文总结了各类植保无人机常用喷嘴的原理、特点以及应用场合,提出了喷嘴性能评价指标并总结了三大类常用的雾滴粒径、沉积量、分布、速度等指标的测量手段,包括雾滴收集方法,雾滴沉积量测试方法以及仪器测量法。最后,针对目前无人机施药缺乏专业的指导,农药喷施效果有待提升的现状,该文提出合理的施药决策是结合靶标作物、喷药需求以及喷施环境三方面因素共同作用的结果,并从喷嘴喷雾角、防堵塞性、喷嘴压力与流量以及最佳作业粒径4个方面分析了喷嘴选型的思路,从专业喷嘴选型决策系统的建立以及无人机植保专用喷嘴的研发两方面对今后的研究进行展望。 展开更多
关键词 无人机 农药 喷嘴 分类 雾滴测量手段 喷嘴选型 施药决策
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基于Labview的遥控无人机操控测试系统(英文) 被引量：8
12
作者 张昆 张铁民 +3 位作者 廖贻泳 庄晓霖 李晟华 兰玉彬 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期11-16,共6页
该系统利用航姿参考系统IG-500N采集无人机实时飞行状态信息,通过无线数传模块传输至地面PC机。飞行状态信息包括:三轴姿态角、三轴加速度、三轴角速度、三轴速度、GPS经纬度、GPS海拔高度、温度和气压等信息。之后利用Labview设计的程... 该系统利用航姿参考系统IG-500N采集无人机实时飞行状态信息,通过无线数传模块传输至地面PC机。飞行状态信息包括:三轴姿态角、三轴加速度、三轴角速度、三轴速度、GPS经纬度、GPS海拔高度、温度和气压等信息。之后利用Labview设计的程序分割提取各个测试项目所对应的数据信息,并计算对应测试项目的用时、位置偏差和姿态稳定行,进而得到遥控无人机操控水平指标,导入生成测试报告。用于评估操控手在操控无人机起飞、航线飞行、定点悬停和降落过程中的操控水平。试验结果表明测试系统可靠。该研究可用于为无人机操控手的水平评估和自主飞行无人机的飞行性能优化提供参考。 展开更多
关键词 无人机 遥感 设计 飞行状态 操控水平 测试系统 LABVIEW
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基于三维激光雷达与优化DBSCAN算法的果树定位方法 被引量：15
13
作者 刘超 陈锦明 +2 位作者 刘慧 肖鑫桦 沈跃 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期214-221,240,共9页
为提高果园喷雾机器人在果园行间行走的自主性和安全性,提出一种基于三维激光雷达与优化DBSCAN算法的果树定位方法。首先,采用三维激光雷达获取果园的环境信息,通过感兴趣区域提取、地面点云分割和体素滤波降采样对原始点云数据进行预处... 为提高果园喷雾机器人在果园行间行走的自主性和安全性,提出一种基于三维激光雷达与优化DBSCAN算法的果树定位方法。首先,采用三维激光雷达获取果园的环境信息,通过感兴趣区域提取、地面点云分割和体素滤波降采样对原始点云数据进行预处理;然后,对DBSCAN算法进行优化,构建KD树索引有序化实时点云数据,并使用KD树最近邻搜索替代传统DBSCAN算法的遍历搜索方式,最后根据数据点到激光雷达的距离自适应确定聚类密度阈值,实现行间不同距离的果树检测;最后,以果树聚类结果的冠层边缘点为果树的定位参考点,得到果树定位参考点的坐标,计算果园喷雾机器人与果树的相对位置。试验结果表明:优化的DBSCAN算法相较于传统DBSCAN算法检测的准确性和实时性均有明显提升,果树的横向定位平均误差为2.6%,纵向定位平均误差为1.6%。该方法能够满足果园喷雾机器人在行间果树定位的准确性和实时性要求,为精准农业装备在林果园环境下的自主导航和作业提供有效参考。 展开更多
关键词 果园喷雾机器人 激光雷达 DBSCAN算法 果树定位
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直线型植保无人机航姿UKF两级估计算法 被引量：6
14
作者 沈跃 孙志伟 +3 位作者 沈亚运 张大海 钱鹏 刘慧 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期151-159,共9页
针对直线型植保无人机航姿测量受磁场干扰严重、磁力计校准动态性能差、航姿估计精度低等问题,提出了一种基于磁力计实时校准的无人机航姿两级解算方法。依据地磁场矢量变化小的特点,利用列文伯格-马夸特(Levenberg-Marquardt,LM)算法... 针对直线型植保无人机航姿测量受磁场干扰严重、磁力计校准动态性能差、航姿估计精度低等问题,提出了一种基于磁力计实时校准的无人机航姿两级解算方法。依据地磁场矢量变化小的特点,利用列文伯格-马夸特(Levenberg-Marquardt,LM)算法和磁力计误差模型,建立磁力计实时校准模型,实时计算磁力计误差参数。考虑运动加速度、电机磁场以及环境磁场干扰,采用无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter,UKF)融合陀螺仪和加速度计实现一级航姿估计,通过四元数精准解析出横滚角和俯仰角姿态信息;然后融合磁力计实时校准数据和陀螺仪修正航向角完成二级航姿估计,最终实现无人机姿态和航向的精准估计。试验结果表明,在外部磁场干扰高达30.97μT时,实时校准算法仍可快速计算出磁力计校准参数,模长均方根误差为0.59μT,减小了航向观测信息噪声。本文的航姿测量系统姿态角均方根误差不大于0.75°,航向角均方根误差为1.40°,较互补滤波算法,姿态角精度提高约0.6%,航向角估计精度提高1.38°;动态飞行试验中,姿态估计算法大幅减弱了磁干扰影响,航姿跟踪准确,航向角快速收敛,稳态精度更高。 展开更多
关键词 直线型植保无人机 航姿估计 分级融合 磁力计实时校准 无迹卡尔曼滤波
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油菜成条飞播装置设计与试验 被引量：26
15
作者 黄小毛 徐胡伟 +3 位作者 张顺 李文成 罗承铭 邓宇飞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期78-87,共10页
为解决常见地面播种机器无法进入或进入经济效益不高场景下的油菜播种问题,基于极飞P20商用植保无人机平台,设计一种基于电驱离心条播式排种器的无人机油菜飞播装置,以实现类似地面机器条播而非撒播的效果。首先对已有倒置锥筒离心式排... 为解决常见地面播种机器无法进入或进入经济效益不高场景下的油菜播种问题,基于极飞P20商用植保无人机平台,设计一种基于电驱离心条播式排种器的无人机油菜飞播装置,以实现类似地面机器条播而非撒播的效果。首先对已有倒置锥筒离心式排种器进行改进,设计上凸锥筒离心式排种器结构,并确定排种盘和排种口等关键部件的结构参数。在分析该款无人机下洗气流场分布规律的基础上,提出了一种与该离心排种器配合使用的辅助导种装置。排种性能台架试验表明,当排种转速在40~220 r/min范围逐渐增加时,单位时间总排量呈现先持续增加后趋于稳定,且在排种转速为190 r/min时达到最大单位时间总排量179.65 g/min,可满足无人机作业速度5 m/s所需的排量要求;各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数先减小后增大,分别分布在4.5%~12.6%和0.7%~6.2%范围内;种子籽粒破损率随排种转速增大逐渐增大,但均在2%以内。样机场地测试试验表明,导种装置高度在1.5~2.5 m范围内变化时,成条指数与其没有显著相关性(P=0.0769>0.05),且成条宽度不到设定行距的1/4。进一步的田间试验结果显示,成条指数为35.0%,播种均匀性变异系数为19.26%,满足油菜条播农艺技术要求。 展开更多
关键词 无人机 设计 油菜飞播 离心式排种器 旋翼气流抗干扰技术
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农用无人机纵向姿态控制系统设计及仿真 被引量：8
16
作者 刘超 张长利 +5 位作者 王树文 王润涛 张伶鳦 吕涛 栾吉玲 周雅楠 《农机化研究》 北大核心 2016年第10期6-10 46,46,共6页
针对农用无人机的作业特点和应用领域,设计了一种基于经典PID控制方法的纵向姿态控制系统。首先,利用Mat Lab软件建立了无人机在配平点处的纵向运动数学模型,分析了无人机的纵向运动规律。在此基础上,采用经典PID理论对无人机纵向运动... 针对农用无人机的作业特点和应用领域,设计了一种基于经典PID控制方法的纵向姿态控制系统。首先,利用Mat Lab软件建立了无人机在配平点处的纵向运动数学模型,分析了无人机的纵向运动规律。在此基础上,采用经典PID理论对无人机纵向运动的俯仰角控制回路和高度控制回路进行设计。通过Simulink软件进行仿真实验,结果表明:该飞行姿态控制系统控制效果良好,可以满足农用无人机的技术要求。 展开更多
关键词 农用无人机 纵向姿态 PID控制 仿真
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基于自适应RBF神经网络具有模型不确定性的四旋翼无人机指定时间预设性能控制方法 被引量：5
17
作者 张园 郑鸿基 +3 位作者 刘海涛 韦丽娇 沈德战 赵振华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期64-73,共10页
四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点,在飞行过程中很容易受到外界干扰,进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此,提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先,针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立... 四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点,在飞行过程中很容易受到外界干扰,进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此,提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先,针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立,并且在执行任务过程中存在外部未知扰动问题,提出了一种基于指定时间预设性能控制方法,将四旋翼无人机的轨迹跟踪问题转换为对位置子系统和姿态子系统的期望指令跟踪问题;其次,在设计控制器过程中,为了解决“微分爆炸”问题产生的滤波器误差,引入一种新型滤波误差补偿方法,通过RBF神经网络逼近外部未知扰动,并将预测结果补偿给控制器以提高轨迹跟踪的鲁棒性。最后,应用仿真模拟方法验证无人机控制系统稳定性和性能优势,通过飞行试验验证,微风聚拢环境下实际飞行轨迹与仿真模拟结果趋于一致,自主轨迹跟踪起降位置偏差小于1 cm,证明了所提出算法的有效性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 RBF神经网络 轨迹跟踪控制 预设性能约束 模型不确定性
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气送式油菜飞播装置投种过程分析与试验 被引量：7
18
作者 黄小毛 张顺 +1 位作者 朱耀宗 刘宇 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第17期31-41,共11页
针对气送式油菜飞播装置作业时种子在离开投种管末端至到达土壤的过程中运移轨迹易受扰动而出现播种成条效果不佳甚至串行的问题,该研究对折叠式投种装置的投种过程进行了分析和优化。通过理论分析建立种子在投种管内和投种过程中的运... 针对气送式油菜飞播装置作业时种子在离开投种管末端至到达土壤的过程中运移轨迹易受扰动而出现播种成条效果不佳甚至串行的问题,该研究对折叠式投种装置的投种过程进行了分析和优化。通过理论分析建立种子在投种管内和投种过程中的运动学模型,根据DEM-CFD(Discrete Element Method-Computational Fluid Dynamics,DEM-CFD)气固耦合仿真和高速摄像对种子在输送气流和无人机旋翼气流场中的运动轨迹和速度变化情况进行分析,并以此为基础对投种装置的结构及工作参数进行优化。混合正交仿真试验结果表明:种子在竖直投种管内速度变化的影响因子主次顺序依次为输送气流速度、投种管长度、投种管内径,其中输送气流速度、投种管长度对油菜种子在投种管内速度的变化的影响为极显著(P<0.01),投种管内径对油菜种子在投种管内速度的影响一般显著(0.05≤P<0.1)。高速摄像及地面泥盒试验结果显示,将原有气固分离器改为种子加速器,即增加输送气流速度参与投种后,投种管末端气流速度为4.5 m/s时,竖直位移30 cm处种子的平均水平分位移为4 cm,投种管正下方30 cm处泥盒内种子落地条带宽度为5.2 cm,比有气固分离器的结构,种子平均水平分位移减少3.1 cm,条带宽度减少7.9 cm,与仿真分析结果基本保持一致,满足油菜成条飞播的作业要求。 展开更多
关键词 数值模拟 高速摄像 油菜 气送式飞播装置 投种过程分析
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多传感器数据融合的无人机速率估算与定位 被引量：5
19
作者 吕涛 张长利 +5 位作者 王树文 王润涛 张伶鳦 刘超 栾吉玲 周雅楠 《农机化研究》 北大核心 2016年第10期1-5,共5页
为了提高农用无人机速率与位置的估算精度,同时降低无人机制作成本,提出了一种对于农用无人机容易实现的传感器数据融合算法,即通过使用离散型卡尔曼滤波,提高实验对象在三维空间中位置和速率变化的估算精度。由于传统的惯性测量系统存... 为了提高农用无人机速率与位置的估算精度,同时降低无人机制作成本,提出了一种对于农用无人机容易实现的传感器数据融合算法,即通过使用离散型卡尔曼滤波,提高实验对象在三维空间中位置和速率变化的估算精度。由于传统的惯性测量系统存在体积大、造价高等缺点,而廉价的惯性测量传感器又存在较大的飘移,因此结合农用无人机航拍的工作环境采用全球定位系统(GPS)提供位置的测量,由惯性导航系统(INS)给出加速度,并由光流传感器提供速度的测量加以辅助。最终,通过实验验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 农用无人机 数据融合 离散型卡尔曼滤波 光流
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基于多速率卡尔曼滤波的植保无人机仿地飞行方法 被引量：7
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作者 沈跃 张念 +2 位作者 孙志伟 沈亚运 刘慧 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期190-197,共8页
针对四旋翼植保无人机坡地适应性差、作业时定高精度低的问题,提出了一种融合立体视觉、气压计及惯性测量单元(IMU)的多速率卡尔曼滤波估计无人机高度的仿地飞行方法。首先基于无人机实时高度、姿态与最佳视觉检测区域之间的关系,提出... 针对四旋翼植保无人机坡地适应性差、作业时定高精度低的问题,提出了一种融合立体视觉、气压计及惯性测量单元(IMU)的多速率卡尔曼滤波估计无人机高度的仿地飞行方法。首先基于无人机实时高度、姿态与最佳视觉检测区域之间的关系,提出了视觉检测区域自适应算法;然后融合多传感器信息建立多速率卡尔曼滤波模型用以估计无人机对地高度;最后通过自主飞行实验对无人机高度估计算法与仿地飞行方法进行验证。实验结果表明,当飞行高度为2 m,飞行速度为1、2、3 m/s时,植保无人机在平坦地面与15°缓坡区域均可实现高度估计平均绝对误差小于20 mm,高度估计标准差小于30 mm;高度控制平均绝对误差小于30 mm,高度控制标准差小于30 mm;本文验证了植保无人机在地形变化场景下仿地飞行的有效性,为植保无人机在复杂地形自动化作业奠定了基础。 展开更多
关键词 植保无人机 立体视觉 多速率卡尔曼滤波 信息融合 仿地飞行
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