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基于ARM处理器的四旋翼无人机自主控制系统研究 被引量:26
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作者 张垚 鲜斌 +2 位作者 殷强 刘洋 王福 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期753-760,共8页
为实现四旋翼无人机的自主飞行控制,设计并搭建了四旋翼无人机的硬件飞行控制平台.该平台采用自行组装的四旋翼飞行器作为本体,航向姿态参考系统(AHRS)MTi-G单元作为主要机载传感器,ARM嵌入式系统芯片作为主控制器,AVR单片机作为超控单... 为实现四旋翼无人机的自主飞行控制,设计并搭建了四旋翼无人机的硬件飞行控制平台.该平台采用自行组装的四旋翼飞行器作为本体,航向姿态参考系统(AHRS)MTi-G单元作为主要机载传感器,ARM嵌入式系统芯片作为主控制器,AVR单片机作为超控单元.基于四旋翼无人机的非线性动态模型,采用内外环结构的PD控制算法,构造了无人机的位置与姿态跟踪控制器.实现了四旋翼无人机滚转角、俯仰角和水平纵向、横向位置共四个自由度的自动控制.实验结果表明,本文提出的机载控制系统设计取得了较好的飞行控制效果. 展开更多
关键词 四旋翼无人机 实时控制 内外环控制 控制信号转换
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四旋翼无人机姿态系统的非线性容错控制设计 被引量:28
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作者 郝伟 鲜斌 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1457-1463,共7页
本文研究了四旋翼无人机执行器发生部分失效时的姿态控制问题.通过分析其动力学特性,将执行器故障以乘性因子加入系统模型,得到执行器故障情况下四旋翼无人机的姿态动力学模型.在同时存在未知外部扰动和执行器故障的情况下,设计了一种... 本文研究了四旋翼无人机执行器发生部分失效时的姿态控制问题.通过分析其动力学特性,将执行器故障以乘性因子加入系统模型,得到执行器故障情况下四旋翼无人机的姿态动力学模型.在同时存在未知外部扰动和执行器故障的情况下,设计了一种基于自适应滑模控制的容错控制器.利用基于Lyapunov的分析方法证明了所设计控制器的渐近稳定性.在四旋翼无人机实验平台上进行了实验,验证了该算法对存在未知外部扰动和执行器部分失效时四旋翼无人机的姿态控制具有较好的鲁棒性. 展开更多
关键词 四旋翼 无人机 执行器失效 容错 自适应控制 滑模控制
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基于小波变换的白酒检测电子鼻降噪方法研究 被引量:4
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作者 孙哲华 孟庆浩 靳荔成 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第11期114-120,共7页
电子鼻在检测白酒气体时,数据会受到环境以及电子鼻自身噪声的干扰。为降低各种噪声对数据产生的影响,文中在小波变换降噪的基础上,提出一种改进的小波阈值函数算法。利用仿真验证了改进后的算法的有效性,并通过信噪比和均方根误差对改... 电子鼻在检测白酒气体时,数据会受到环境以及电子鼻自身噪声的干扰。为降低各种噪声对数据产生的影响,文中在小波变换降噪的基础上,提出一种改进的小波阈值函数算法。利用仿真验证了改进后的算法的有效性,并通过信噪比和均方根误差对改进后算法的降噪效果进行定量评价。然后,将改进的阈值函数小波降噪算法应用到白酒检测电子鼻中,并与软、硬阈值函数小波降噪算法和中值滤波加Savitzky-Golay滤波降噪算法进行对比。仿真和实验的结果表明,改进的阈值函数小波降噪方法可以在尽可能保持原有信号完整性的基础上,对噪声进行有效地过滤,利于白酒种类的分类。 展开更多
关键词 小波变换 小波阈值函数 噪声 降噪 电子鼻 白酒
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四旋翼无人机可视化半实物仿真平台研究 被引量:26
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作者 张垚 鲜斌 +1 位作者 于琰平 赵勃 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2572-2578,共7页
四旋翼无人机的飞行控制是当前无人机研究领域的一个热点,目前的控制设计多采用MATLAB/Simulink进行数值仿真验证,仿真环境中较少考虑机载设备的作用。而在无人机原型开发过程中,又多采用现场调试的方法,不易快速更改控制算法及参数。... 四旋翼无人机的飞行控制是当前无人机研究领域的一个热点,目前的控制设计多采用MATLAB/Simulink进行数值仿真验证,仿真环境中较少考虑机载设备的作用。而在无人机原型开发过程中,又多采用现场调试的方法,不易快速更改控制算法及参数。为提高飞行控制算法开发时的效率,设计并实现了一种四旋翼无人机可视化半实物仿真平台。利用MATLAB实时视窗系统搭建了平台的主框架,将四旋翼无人机的惯性导航传感器及电机控制系统融入平台之中。并且利用了开源飞行模拟软件FlightGear,及对虚拟地球仪软件Google Earth的二次开发,为仿真平台增添了无人机位置、姿态以及航迹的三维可视化显示功能。实验结果表明,该平台运行稳定可靠。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 半实物仿真 实时视窗目标 FLIGHTGEAR GOOGLE EARTH
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小型无人直升机姿态非线性鲁棒控制设计 被引量:18
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作者 鲜斌 古训 +2 位作者 刘祥 王福 刘世博 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期409-416,共8页
本文针对小型无人直升机的姿态控制问题,通过系统参数辨识,获得了较为准确的无人直升机姿态动力学模型.并根据无人直升机的动态特性,设计了基于神经网络前馈与滑模控制的非线性鲁棒姿态控制律,该控制律对直升机模型的先验知识要求较低.... 本文针对小型无人直升机的姿态控制问题,通过系统参数辨识,获得了较为准确的无人直升机姿态动力学模型.并根据无人直升机的动态特性,设计了基于神经网络前馈与滑模控制的非线性鲁棒姿态控制律,该控制律对直升机模型的先验知识要求较低.利用基于Lyapunov的分析方法证明,设计的控制律能够实现对无人直升机姿态角的半全局指数收敛镇定控制,并能确保闭环系统的稳定性.基于姿态飞行控制实验平台的实时飞行控制实验结果表明,提出的控制设计取得了很好的姿态控制效果,并对系统不确定性和外界风扰动具有较好的鲁棒性. 展开更多
关键词 无人直升机 参数辨识 神经网络 滑模控制
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无人机吊挂飞行的非线性控制方法设计 被引量:22
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作者 鲜斌 张旭 杨森 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期273-279,共7页
针对四旋翼无人机吊挂飞行系统,本文设计了一种新型控制策略.本文首先建立了四旋翼无人机吊挂系统的数学模型.其中负载被看作由刚性绳悬挂在四旋翼无人机重心位置的质点.之后本文通过能量分析的方法设计了针对此系统的非线性控制器.本... 针对四旋翼无人机吊挂飞行系统,本文设计了一种新型控制策略.本文首先建立了四旋翼无人机吊挂系统的数学模型.其中负载被看作由刚性绳悬挂在四旋翼无人机重心位置的质点.之后本文通过能量分析的方法设计了针对此系统的非线性控制器.本文提出的控制方法可以在抑制吊挂负载摆动的同时将四旋翼无人机移动到目标位置.本文运用李雅普诺夫稳定性分析和拉塞尔不变性原理对闭环系统的稳定性进行了证明.最后,通过数值仿真,分别将本控制器镇定控制和调节控制的控制效果与线性二次调节器(linear-quadratic regulator,LQR)控制器进行了对比. 展开更多
关键词 四旋翼 无人机 抗摆控制 吊挂 能量方法
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无人机微型姿态航向系统数据处理 被引量:15
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作者 宋英麟 鲜斌 +1 位作者 茹滨超 曹美会 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期89-93,共5页
针对四旋翼无人机机体尺寸较小、带载荷能力有限的特点,设计基于低成本MEMS器件的微型姿态航向系统,以满足四旋翼无人机在系统控制方面的需求。针对低成本MEMS器件传感器漂移较大,不适用于载体动态姿态测量的应用问题,设计基于梯度下降... 针对四旋翼无人机机体尺寸较小、带载荷能力有限的特点,设计基于低成本MEMS器件的微型姿态航向系统,以满足四旋翼无人机在系统控制方面的需求。针对低成本MEMS器件传感器漂移较大,不适用于载体动态姿态测量的应用问题,设计基于梯度下降的四元数姿态补偿算法,用于微型AHRS系统的姿态数据解算,获取较高精度的动态姿态测量数据。实验结果表明,采用基于梯度下降的四元数姿态补偿算法,有效提高了微型AHRS系统的测量精度。 展开更多
关键词 微型姿态航向系统 MEMS传感器 四元数 梯度下降
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基于气压传感器的无人机高度测量系统 被引量:22
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作者 茹滨超 鲜斌 +1 位作者 宋英麟 曹美会 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期94-97,共4页
利用气压传感器作为高度测量装置,以数字信号处理器作为微控制器单元,设计一种无人机的微型高度测量系统。利用中位值平均滤波方法处理气压计的原始数据,获得较高精度的高度测量值。实验结果表明,高度测量系统精度可达0.23 m,输出频率可... 利用气压传感器作为高度测量装置,以数字信号处理器作为微控制器单元,设计一种无人机的微型高度测量系统。利用中位值平均滤波方法处理气压计的原始数据,获得较高精度的高度测量值。实验结果表明,高度测量系统精度可达0.23 m,输出频率可达360 Hz,能够满足四旋翼无人机飞行控制对飞行高度数据的基本要求。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 高度测量系统 气压传感器 数字信号处理器
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小型无人直升机浸入–不变集自适应控制 被引量:4
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作者 姜鑫燃 鲜斌 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1378-1383,共6页
本文基于浸入–不变集理论,针对小型无人直升机存在的参数不确定性问题,设计一种新型的自适应控制器.利用基于Lyapunov的分析方法和La Salle不变性原理,进行闭环系统的稳定性分析,确保无人直升机姿态角的跟踪误差全局渐进收敛,以及闭环... 本文基于浸入–不变集理论,针对小型无人直升机存在的参数不确定性问题,设计一种新型的自适应控制器.利用基于Lyapunov的分析方法和La Salle不变性原理,进行闭环系统的稳定性分析,确保无人直升机姿态角的跟踪误差全局渐进收敛,以及闭环系统的稳定性.在无人直升机姿态飞行控制实验平台上,进行了无人机姿态跟踪控制实验.实验结果表明,本文所提出的控制方法具有良好的跟踪控制效果. 展开更多
关键词 无人直升机 浸入–不变集 自适应控制
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基于多域特征融合的手持式电子鼻白酒识别
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作者 王茜 孟庆浩 靳荔成 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期143-149,共7页
为提升手持式电子鼻辨别白酒的准确率,本文提出了一种基于多域特征融合的识别方法。首先,分别基于统计学分析、小波包分析和一对多共同空间模式(One Versus Rest Common Spatial Pattern,OVR-CSP)提取信号的时域、时频域和空域特征。其... 为提升手持式电子鼻辨别白酒的准确率,本文提出了一种基于多域特征融合的识别方法。首先,分别基于统计学分析、小波包分析和一对多共同空间模式(One Versus Rest Common Spatial Pattern,OVR-CSP)提取信号的时域、时频域和空域特征。其次,基于特征加权的方法将时域、时频域和空域特征进行融合。利用自制的手持式电子鼻采集了6种白酒样本并进行识别实验,结果显示,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)作为分类器时,与单独使用时域、时频域和空域特征相比,所提多域融合特征方法的识别准确率分别提高了9.83%、8%和1.5%。进一步比较了SVM、K近邻(K-Nearest Neighbour,KNN)和BP神经网络(Back Propagation Artificial Neural Network,BP-ANN)三种分类识别方法识别准确率和运行时间,结果表明,KNN算法的用时最短,且识别率较高。 展开更多
关键词 手持式电子鼻 白酒识别 小波包 OVR-CSP 特征提取
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