摘要：为了提高无人机在城市低空空域执行巡检、配送等任务的安全性和自主性,文中设计了一种基于数字孪生技术的无人机自主飞行系统。该系统综合物理空间和虚拟空间的数据,精准控制无人机的飞行。采用实景三维建模技术创建了高度逼真的虚拟空间,并通过通用横轴墨卡托(UTM)投影方法实现了虚拟空间与物理空间的高度对应。利用多传感器融合的同步定位与建图(SLAM)技术实现无人机的精确定位,并在虚拟空间中进行全局的三维路径规划用于控制无人机的飞行。实验结果表明,虚实空间的平均映射误差为0.38 m,这表明虚拟空间数据在保障无人机安全飞行方面具有可行性。通过在实际环境中的飞行测试,进一步验证了所设计的无人机数字孪生系统的有效性,可为小型自主无人机的设计与应用提供参考。

摘要：针对伞翼飞行器柔性大变形、非线性控制的特殊性和复杂性问题,本文提出了一种测控一体化设计方法。将传统机载飞控中的大部分飞行控制软件移植到地面站,利用地面站的软硬件资源实现飞行控制解算,并通过测控链路,将飞控指令上传至机载飞控端。这种一体化设计方法不仅简化了机载飞控端硬件设计的难度,而且充分利用了地面站软件和硬件的能力,使飞控能力更加强大便捷。为此,本文首先建立了伞翼飞行器的六自由度动力学模型,根据水平通道和垂直通道控制的需求,分别实现了LADRC控制器,完成了测控一体化中飞控软硬件及地面站软件的研制。仿真模拟和飞行试验结果表明,所设计的测控一体化方案能够有效地实现伞翼飞行器的自主飞行控制。

摘要：对于需要无人机精确飞行并对目标进行实时监测的场景,自主飞行系统能轻易实现对目标的追踪监测。当人们获取目标位置信息为具体经纬度坐标,手动操作飞机无法精确飞到地点,对使用无人机进行定点飞行拍照取证造成了巨大困难。针对此问题,基于Android studio作为开发平台,利用DJI Mobile SDK和DJI UX SDK开发组件,开发了一款无人机自主飞行手机应用,该应用主要有5大程序模块组成,可实现经纬度精确飞行、兴趣点环绕、一键起飞、自动返航、图片视频上传与下载以及无人机画面实时转播等功能,并能设置飞行高度、飞行速度、飞行路径方式、云台朝向、到达航点停留时间等一系列参数。经多次实地测试结果表明,无人机能根据经纬度自主飞向目标点,最终悬停于目标正上方,误差在10 m以内,大大提升了无人机精确飞行和追踪监测的能力。

摘要：仿生扑翼飞行器作为一种新型的飞行器,具有噪声小、隐蔽性好、机动性强、能量利用效率高等优势,在民用和军用领域具有广阔的应用前景.仿生扑翼飞行器的自主飞行能力是高效执行飞行任务的关键.目前,国内外飞行器的自主飞行研究已经取得了一些成果,然而鲜有以仿生扑翼飞行器为载体的研究.仿生扑翼飞行器特有的驱动结构给自主飞行控制研究带来了较大的挑战.本文以仿猎鹰扑翼飞行器作为研究平台设计了自主飞行控制系统.由于仿猎鹰扑翼飞行器的负载较小,本文采用了重量较轻的STM32微型计算平台作为主控芯片设计了硬件系统.由于微型计算平台的算力有限,本文综合考虑制导精度和运算速度,提出了一种线性/非线性切换制导算法,并通过仿真实验与线性制导、非线性制导算法进行了对比,证明了其更加适合于仿猎鹰扑翼飞行器.考虑到仿猎鹰扑翼飞行器的机构滞后问题,对其滚转角和高度设计了一个串级PID控制器.结合面向仿猎鹰扑翼飞行器的地面站软件,最终实现了基于仿猎鹰扑翼飞行器的自主定高圆弧轨迹跟踪任务.

摘要：微型飞行器(Micro air vehicles,MAV)的自主飞行控制是目前国内外微型飞行器研究领域正在积极开展的一项研究。由于MAV自身尺寸微小,飞行环境复杂多变,其飞行力学具有明显的非线性、非定常特性,传统的飞行控制技术已非常不适用。本文将模糊控制技术引入到MAV飞行控制之中,实现了各个方向的姿态控制、高度控制,在此基础上,根据MAV飞行力学特性与实际飞行经验,建立了一个完整的专家控制体系,实现了MAV自主飞行控制。最后,运用Lyapunov理论,验证了系统的全局稳定性。

摘要：为解决我国植保无人机实际作业过程中普遍存在的由空间位置定位精度不足和飞行参数不稳定造成的雾滴分布不均匀、重喷、漏喷等问题,以多旋翼无人机系统为平台,基于ROS(Robot operating system)和MAVROS构建了由协同计算机与开源飞行控制器组成的二级控制系统,结合基于RTK-GPS的绝对位置测量和基于激光雷达的相对距离探测方法,融合外部传感器与飞行控制器板载传感器数据对无人机状态估计进行修正,提高了无人机飞行参数和飞行轨迹的稳定性。为进一步提高植保无人机自主作业性能,基于ROS设计了飞行任务管理系统,实现了无人机精准自主任务点之间的直线飞行。真实飞行试验结果表明:无人机自主飞行过程中水平方向平均定位误差为0.145 m,垂直方向平均定位误差为0.053 m。

摘要：引入小型无人直升机简化动力学模型,阐述了简单、高效的MTC(Model and Trajectorybased Controller)控制算法.基于该算法所实现的飞行控制算法包括两部分:基于转动动力学模型的直升机姿态控制和基于二次积分关系的位置控制.所设计的MTCV算法包含具有良好鲁棒性的位置控制及速度控制功能,并可用于直升机多航点路径的不减速连续飞行控制.仿真实验和实际飞行控制实验结果表明,本飞行控制算法具有有效性和实用性.

摘要：介绍了上海交通大学"天行者"小型无人直升机自主飞行控制系统的设计及实现技术。首先引入了德国柏林工业大学基于牛顿力学建立的小型无人直升机动力学模型,然后基于此模型设计了直升机飞行姿态控制器。之后引入一种针对二次积分模型基于期望响应轨迹设计控制器的控制算法,文中简称为MTC,设计实现了直升机飞行位置的不超调控制和飞行速度控制。实际飞行控制试验结果验证了飞行控制算法的有效性。仿真试验表明,基于MTC算法所设计的飞行导引点方法,可用于实现多航点路径的不减速连续曲线轨迹的飞行控制。

摘要：介绍了小型无人机系统的总体结构,分析了无人机的结构设计和算法,阐述了弹射起飞系统和伞降着陆系统的设计原理,采用嵌入式系统和GPS设计无人机的飞行姿态控制、导航控制、任务控制系统和数据链,实现了空中机器人的自主飞行。

摘要：小型自主飞行无人机系统又称为空中机器人,泛指各种能够在空中自由飞行的无人飞行器系统,具有广泛的应用前景。论述了一种5kg小型自主飞行无人机系统的飞行平台的设计与实现、系统选择与集成、图像处理的方法、电磁兼容问题及解决措施等,最终成功地实现了自主飞行,并在“枭龙杯”中国空中机器人大赛上获奖。设计方法在无人机系统试飞和比赛中都得到了验证,证明是有效的。