基于光学和超宽带定位的四旋翼飞行器编队控制实验系统设计与实现

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jason23431
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近些年来,随着现代控制技术的不断发展,四旋翼飞行器越来越多地融入到了人们的生活中。由于四旋翼飞行器能够垂直起降,自主悬停,具有结构简单,控制灵活等特点,在军事和民用等领域得到了广泛的应用。然而单架四旋翼飞行器由于体积和载荷的限制,带负载能力不强,信息处理能力有限,四旋翼飞行器采用编队飞行能够完成单机无法完成的任务,具有突出的优势。目前大部分的四旋翼飞行器编队控制仍处于理论研究阶段,因此急需开展相关的理论和实验研究。本文选取四旋翼飞行器为研究对象,致力于搭建四旋翼飞行器编队控制实验系统,同时实现可拓展性和移植的软件系统,旨在为四旋翼飞行器的编队控制等研究提供可靠的实验平台。本文的主要工作如下:首先,从编队控制系统需求分析和设计目标的角度出发,完成了整个系统的功能设计,根据功能的不同将系统分为5个子系统,不同子系统间通过通信设备实现信息交互。为了使编队控制实验系统具有灵活性和可拓展性,本文选择了两种原理和适用范围不同的定位设备以及两款参数和运动性能不同的四旋翼飞行器平台,并且基于ROS设计了分层的软件结构,完成了系统的软硬件平台的设计和实现。其次,本文将四旋翼飞行器看成刚体,基于牛顿-欧拉法,在不考虑干扰的条件下建立四旋翼飞行器的动力学模型。利用经典的PID控制算法给出了四旋翼飞行器位置和姿态控制器的设计,在此基础上,提出了一种基于前馈速度补偿的轨迹跟踪控制器,并在编队控制实验系统进行了实际飞行验证,实现了单架四旋翼飞行器稳定的控制。最后,本文进行了四旋翼飞行器自主编队的具体实验验证。利用非线性变换将建立的动力学模型转化为双积分器模型,分别设计了集中式和分布式编队控制器。由于超宽带定位系统定位有偏差,四旋翼飞行速度难以准确实时测量,本文设计了降维状态观测器实现速度估计。借助ROS实现了编队算法并进行物理实验,通过仿真和实验验证了平台和算法的可行性。
其他文献
随着工业自动化和智能制造的发展,人们对数控机床的要求越来越高,而并联机床由于高刚度、高承载能力、高精度等一系列优点,在工业上的应用越来越广泛。各界专家在传统的Stewart并联构型的基础上,通过改进自由度布置方案,得到了更多适应某种工况的少自由度并联机床,使得机床的结构大大精简、精度进一步提升、动态性能更加优异。并联机床的误差和精度问题是困扰并联机床发展的重要因素之一,并联机床的高刚度、高承载能力
贵金属纳米催化剂广泛应用于工业催化中,其催化活性很大程度上依赖于颗粒尺寸。降低颗粒尺寸也有利于暴露更多活性位点以提高原子经济性。许多催化反应需要在高温条件下进行,而且在催化反应中也常伴有剧烈的热效应,导致金属纳米颗粒发生团聚烧结现象并失活。提高催化剂的热稳定性是提高催化剂使用寿命、降低成本的直接手段,对其实际应用有重要促进作用。研究影响催化剂长大失活的因素对设计更高活性和更长寿命的纳米贵金属催化剂
随着当今社会的发展,机器人技术越来越多的应用在人们日常的工作生活中。高压输电线路巡检机器人作为一款能够代替人力在复杂环境下从事艰难工作的特种机器人也将势必得到越来越多的重视。高压输电线路巡检机器人在对高压线路自主行进进行巡检工作时,必须要跨越输电线路上存在的各种各样的电力金具,这就给高压线路巡检机器人的结构设计要求,越障流程规划与控制系统设计带来了一系列的困难与问题。因此,本文以参与设计的一款多单
随着科学技术的不断进步,以及经济发展的多元化与全球化,制造业的发展日新月异,发展迅猛,但与此同时由于科学技术更新换代速度越来越快,企业也面临着更多的风险,企业响应市场变化的速度变得尤为重要,因此,减少产品投入市场前的研发周期、生产周期是企业首先应该解决的问题。实际生产过程中,从设备角度出发,设备的劣化程度会对产品的质量产生影响,甚至产生不合格品。当劣化达到阈值时,设备就会发生故障,影响生产,打乱生
随着社会生活节奏的不断加快,人们的心血管负担往往在不经意之间就被加大了。心脏疾病的患病率一直都是逐年增长就是最好的证明。“早预防、早发现、早治疗”是各卫生组织一直推崇的健康理念。对于心脏疾病的诊断与治疗,由心电信号处理得到的心电图一直是医学上的重要参考依据。显然,高质量的心电信号能够更详细地反应出心脏的活动信息。而由于不同导联所反映的心脏活动信息不同,使用多导联系统采集到的心电信号包含着更全面的心
广东电网能源发展有限公司(以下简称"能源发展公司")成立于1958年,是南方电网三级公司、全国输变电行业龙头企业,成立60多年来,共建成输电线路约20万千米,变电站装机容量约19万兆伏安,获得4项"鲁班奖"、28项"国家优质工程奖"。随着电力工程建设领域市场竞争日趋激烈、经营成本不断上升,能源发展公司总体处于保本微利水平,经营出现困难,加之体制机制受限、内生动力不足、人才用工僵化,公司面临市
会议
高熵合金(High entropy alloy)是近几年发展起来的新型金属材料,具有与传统合金不同的组织性能。高熵合金中扩散行为存在迟滞效应,这使得高熵合金具有优异热稳定性以及高温抗氧化性,高熵合金中的纳米相以及非晶相的形成也与此效应密切相关。材料的扩散行为与其铸造、相变以及回复再结晶等现象相关。关于高熵合金扩散行为的研究还比较少,人们对其机理还没有很好的认识,缺乏必要的数据积累,因此研究高熵合金
文章首先概述了游戏教学法,然后说明了游戏教学法在小学英语课堂教学中应用的价值,接着阐述了游戏教学法在小学英语课堂教学中应用的原则,之后分析了游戏教学法在小学英语课堂教学中应用的困境,最后提出了游戏教学法在小学英语课堂教学中应用的路径。
目前,由于中锰钢在材料成本和机械性能之间具有良好的平衡性,因此已经得到了广泛的应用。通常情况下,中锰钢在热轧和冷轧后获得的组织为单一的马氏体相,经后续的临界区退火可获得马氏体和残余奥氏体的双相组织,由于残余奥氏体能延缓裂纹的扩展提高材料的低温韧性。因此,许多学者关注的重点是研究化学成分和不同热处理工艺参数对残余奥氏体含量的影响。同时,还有些学者通过特殊的轧制方法(温轧/温冲压),在低碳微合金钢和中
微电网(Micro-Grid)是指由分布式电源、储能系统、能量转换系统、负荷单元、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。与传统电网相比,微电网相对独立,易于控制,具有环境污染小,对可再生能源利用率高,可显著降低用户用电成本的优势。21世纪以来,随着能源危机的加重,以分布式发电为主的微电网成为了当下的研究热点。目前,制约微电网进一步发展的因素主要为如何对微电网系统的运行进行合理的控制,众多学者为此展