六旋翼飞行器平稳着陆方法研究
六旋翼飞行器飞行原理
六旋翼飞行器飞行原理
六旋翼飞行器是一种具有六个旋翼的无人机，它通过旋转六个螺旋桨产生的升力来实现飞行。
这种飞行器的飞行原理可以简单地归纳为"旋翼产生升力，控制旋翼转速来实现飞行方向的调整"。
六旋翼飞行器中的每个旋翼都通过电动机驱动，使其快速旋转。
旋翼的旋转产生了气流，这种气流对着旋翼产生的螺旋桨叶片施加了一个向上的力，也就是升力。
通过控制旋翼的转速，可以控制升力的大小，从而实现飞行器的升降。
六旋翼飞行器通过调整旋翼的旋转速度来实现飞行方向的调整。
当飞行器需要向前飞行时，它会增加前方的旋翼转速，使得飞行器倾斜向前，而向后飞行则相反。
通过控制旋翼转速的差异，可以实现飞行器的转向、左右平移等操作。
六旋翼飞行器还配备了多个传感器和控制系统，以保证飞行器的稳定性和安全性。
例如，陀螺仪可以感知飞行器的姿态，从而调整旋翼转速来保持平衡；加速度计可以感知飞行器的加速度，从而调整旋翼转速来保持稳定。
这些传感器和控制系统的配合使得飞行器能够在空中保持平稳飞行。
六旋翼飞行器的飞行原理是依靠旋翼产生的升力和控制旋翼转速来实现飞行方向的调整。
通过精确控制旋翼的转速和调整飞行器的姿态，六旋翼飞行器能够实现高度灵活的飞行，并广泛应用于航拍、
搜救等领域。
六旋翼飞行器容错飞行控制
25
30
0 引言
近年来， 世界无人飞行器技术不断发展和完善， 尤其在多旋翼飞行器领域取得了长足的 进步。另一方面，随着电网规模的不断扩大，社会发展对输电线路安全运行的需求增大，若 35 不及时对线路进行检测并实施有效维护，极可能导致重大电网安全事故。 无人机在电力巡线方面的成功应用， 极大提高了电力巡线的工作效率， 有效地降低了电 力巡线的人工费用。 但是由于无人机电力巡检技术对飞偶然性故障 （如电机卡死堵转、 旋翼翼面破损、 遥控器信号丢失） ， 往往会导致对电网的次生灾害（如撞上输电杆塔、缠住输电线路）。因此，研究多旋翼飞行 40 器的容错控制，提高其应对偶然性故障的能力则具有重要意义。 本文依据电力巡线[1]这一应用背景，结合近年来国内外对容错飞行控制的理论研究，提 出一种六旋翼飞行器容错飞行控制的控制方法， 可以依据飞行器电调的反馈信息， 实时调节
10
15
Fault-tolerant Control of Hexa-copters
Chen Yang, Wang Shiyong, Li Shaobin, Yang Chengshun, Yang Zhong
20 (College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China) Abstract: The promotion of UAVs(Unmanned Aerial Vehicle) on the power lines inspection requires the flight control system to be more raliable and stable.This paper puts forward a realizable fault-tolerant control project against failures of Hexa-copter's actuators.Firstly,an ESC (Electronic Speed Controller)is designed which can get access to the working status in real time and send status information back to the FCC (Flight Control Computer).Secondly, design sliding mode control law to achieve attitude control after a mathematical model is built based on the Hexa-copter's mechanical structure.Then change the distribution of control to eliminate adverse affects on copters from fault motors according to the status information received from ESCs when there meets actuator stuck faults.Finally testify the control law with simulation software and conduct a testing flight of Hexa-copters. Key words: fault-tolerant control; Hexa-copters; ESCs; actuator stuck
抗时滞LADRC的六旋翼飞行器姿态控制
中图法分类号 TP273;
数学建模
文献标志码 A
线性自抗扰o-electromechanical
system )
传感器、 嵌入式控制技术及新型材料的高速发展， 国 内外对无人机技术的研究力度得到大力发展， 这极 大地推动了世界无人机事业的蓬勃发展， 同时无人 机在民用领域的应用便利了人们的生产生活， 提高 了工作效率[1]。现 在 研 究 的 X 形六旋翼飞行器从 属于旋翼无人机， 与四旋翼飞行器在结构和控制模 型方面相似， 是一种不同于传统直升机， 自由度为六 的欠驱动垂直起飞与降落的飞行器。 国内外无人机研究者对旋翼飞行器的研究做 了大量的工作， 其中有代表性的科研机构有： 美国 的 MIT 实 验 室 、 斯坦福大学、 日本的千叶大学、 德 国的国防科技大学和哈尔滨工业大学、 南京航空 航天大学、 深圳大疆公司等。2 1 世 纪 初 ， 美国斯坦 福 大 学 的 STARMAC工 程 设 计 了 微 型 飞 行 器 自 主 路径跟踪飞行控制系统并建立了相应的实验平 台， 实现了多旋翼飞行器实验室环境下的试飞实 验 ™ 。Rinaldi 等 采 用 PID 和 LQR 控 制 方 法 对 多
sin ( * ) ;/>为升力系数； 叫为
飞行器各个旋翼上电机的旋转角速度。 结 合 对 X 形六旋翼飞行器结构和机体做滚转、 俯仰、 偏航飞行动作时的各个旋翼上力矩变化的分 析， 由牛顿-欧拉方程可得飞行器非线性动力学模 型， 其表达式为
第
1 7 卷 第 6 期 2017 年 2 月 1671 — 1815(2017)06-0077-06
科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
Vol. 17 No. 6 Feb. 2017 © 2017 Sci. Tech. Engrg.
仿生四足六旋翼无人机自适应着陆性能分析
仿生四足六旋翼无人机自适应着陆性能分析
周乐;尹乔之;魏小辉;孙文宇;梁伟华;聂宏
【期刊名称】《航空工程进展》
【年(卷),期】2024(15)3
【摘要】旋翼无人机在民用和军用领域被广泛应用,但传统橇式起落架在复杂地形下难以起降,为了扩大旋翼无人机的降落面积和应用范围,设计一种仿人腿式两级缓冲自适应起落架。
通过对仿生腿的正逆运动学分析,提出一种自适应起落架姿态调整策略;建立仿生四足六旋翼无人机着陆动力学模型,基于多体动力学软件simcenter 3D开展着陆动力学仿真,并与传统橇式起落架进行着陆性能对比研究。
结果表明:着陆腿式的两级缓冲自适应起落架及其姿态调整策略,能够使滚转角减小95.69%,过载系数降低34.06%,两级缓冲自适应起落架在面对复杂地形时具备主动调节姿态安全着陆的地形适应能力和极好的减震缓冲能力。
【总页数】8页(P45-51)
【作者】周乐;尹乔之;魏小辉;孙文宇;梁伟华;聂宏
【作者单位】南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室;南京航空航天大学直升机动力学全国重点实验室;南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】V279
【相关文献】
1.四旋翼无人机单目视觉自主着陆系统研究
2.全自主双发油动四旋翼无人机着陆轨迹跟踪方法分析
3.基于PD控制的四旋翼无人机着陆控制研究
4.基于TensorFlow 的四旋翼无人机着陆地标识别
5.54所成功研制出四旋翼、六旋翼和系留无人机
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于SVM的六旋翼飞行器安全防护方法研究
一种基于SVM的六旋翼飞行器安全防护方法研究发布时间：2022-03-11T08:21:15.912Z 来源：《科技新时代》2022年1期作者：时潮梅子杰刘乔王瑞琪徐天洋[导读] 针对六旋翼飞行器失控状态保护问题，本文提出了一种基于SVM的六旋翼飞行器的安全防护方法，通过六旋翼飞行器的失控飞行试验验证了该方法的可行性。
本文主要利用六轴姿态传感器和高度传感器实施解算六旋翼的姿态和高度信息，监控飞行器状态，并通过SVM 建立姿态检测判据，当检测系统判断六旋翼飞行器失控时，自动打开自抛式降落伞装置，对其进行施救，实现飞行器危险状态的安全处理，进而减少飞行器研究与实验成本、降低飞行危险、提高了飞行的稳定性和安全性。
（上海机电工程研究所，上海 201109）摘要：针对六旋翼飞行器失控状态保护问题，本文提出了一种基于SVM的六旋翼飞行器的安全防护方法，通过六旋翼飞行器的失控飞行试验验证了该方法的可行性。
本文主要利用六轴姿态传感器和高度传感器实施解算六旋翼的姿态和高度信息，监控飞行器状态，并通过SVM建立姿态检测判据，当检测系统判断六旋翼飞行器失控时，自动打开自抛式降落伞装置，对其进行施救，实现飞行器危险状态的安全处理，进而减少飞行器研究与实验成本、降低飞行危险、提高了飞行的稳定性和安全性。
关键词：六旋翼飞行器；SVM；姿态检测；自抛式降落伞；失控；安全防护 0 引言六旋翼飞行器属于旋翼式垂直起降飞行器，是一种拥有较大载荷的飞行器。
它通过利用空气动力来克服自己机身的重量，由于其结构简单、控制灵活，因此获得了较多的关注。
随着新型材料、惯导技术和飞控系统的发展，小型多旋翼的发展迅速，逐渐成为人们关注的焦点。
但是六旋翼飞行器具有多变量、非线性、强耦合等特性，且在飞行过程中会遇到风力扰动、发动机振动等多种不确定意外故障，其飞行器的任何一个部分发生故障和失误，后果都难以想象。
但近几年，无人机事故时有发生，并且由此造成巨大的经济损失。
空中飞行器的起飞和着陆技巧
空中飞行器的起飞和着陆技巧飞行是人类梦想已久的一种行为，而空中飞行器的起飞和着陆技巧则是飞行过程中至关重要的环节。
本文将就空中飞行器起飞和着陆的技巧进行探讨，以帮助飞行爱好者和专业人士更好地理解和掌握飞行基本操作。
一、起飞技巧起飞是航空飞行的第一步，它包括了从静止状态到离开地面并开始爬升的整个过程。
下面将介绍一些起飞的技巧。
1.选择适当的起飞速度：每种飞行器都有其推荐的起飞速度范围，这取决于飞机的性能和当前的运行环境。
过慢的起飞速度可能导致起飞不足，而过快的起飞速度则可能影响安全性。
飞行员需要根据实际情况，合理选择起飞速度。
2.提前进行预起飞检查：在飞行前，飞行员需要仔细检查飞机的各个部件和系统，确保其运行正常。
这包括检查发动机、航电设备、起落架等。
只有在确保所有系统正常运行的情况下，才能进行起飞。
3.控制好飞机的姿态：在起飞过程中，飞行员需要注意控制飞机的姿态。
正确的姿态控制有助于提高飞机的升力和稳定性，保证飞机安全地离开地面。
飞行员需要通过掌握操纵杆和脚蹬的技巧，灵活调整飞机的俯仰、滚转和偏航。
二、着陆技巧着陆是飞行的最后一步，也是最关键的一步。
下面将介绍一些着陆的技巧。
1.合理的下降率控制：在着陆前，飞行员需要减小飞机的高度，降低飞机的速度，以确保安全着陆。
控制好下降率是关键，过快的下降率可能导致坠毁，而过慢的下降率则可能导致飞机失速。
飞行员需要通过调整油门、升降舵和副翼来控制下降率。
2.选择合适的着陆点：在接近跑道时，飞行员需要选择合适的着陆点，以确保飞机准确着陆。
一般来说，着陆点应该在跑道接触区域之前，以允许飞机缓冲距离，保证安全。
飞行员可以通过观察跑道标志和使用仪表辅助来选择合适的着陆点。
3.确保着陆的平稳性：在接近着陆时，飞行员需要逐渐减小油门，使飞机平稳地接触地面。
过猛的油门减小可能导致飞机失速，过缓的减小可能导致飞机落地时速度过快。
着陆后，飞行员需要正确使用刹车和襟翼来降低飞机的速度，并保持飞机的平稳行驶。
六旋翼飞行器建模及位置跟踪控制
六旋翼飞行器建模及位置跟踪控制王伟;邱启明【摘要】为实现六旋翼的位置跟踪与控制功能，对六旋翼飞行器的数学模型进行了分析，通过线性化得到了其简单数学模型。
在简化的数学模型基础之上设计了基于PID(比例-积分-微分控制器)控制算法的姿态控制器和位置控制器，控制器仿真结果表明位置跟踪误差小于2%。
飞行实验中飞行器准确追踪给定的姿态角精度大于80%，飞行器性能稳定，实现方法合理。
%In order to accomplish control functions,a simple mathematical model was achieved after the model of six-rotor unmanned aerial( UAVs) vehicle was analyzed and linearnized. Attitude controller and position controller was designed based on PID ( Proportional-Integral-Derivative ) control algorithm and the simply mathematical mentioned above. The results of simulation putted on position controller showed that position error is less than two percent. The degree of accuracy on the fact that the reference input was correctly traced by UAVs is greater than eighty percent during the flight test. The performance is stable,and the implementation method is reasonable.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】7页(P507-513)【关键词】控制工程;位置跟踪;PID控制;数学建模;姿态控制【作者】王伟;邱启明【作者单位】南京信息工程大学信息与控制学院，南京210044;南京信息工程大学信息与控制学院，南京210044【正文语种】中文【中图分类】V249近些年来，无人机(Unmanned Aerial Vehicle)在救援、安保、巡查和航拍等方面的广泛应用已引起人们的广泛关注，这些应用对无人机的稳定悬浮、操作灵活和安全等性能提出了极大挑战。
飞行器飞行控制方法的研究
飞行器飞行控制方法的研究随着科技的不断发展，人类对于飞行控制方法的研究也越来越深入。
从最初的手动控制，到现在的自动控制，飞行器的飞行控制方法得到了巨大的进步。
简介飞行器飞行控制方法的研究是指人类探究如何将飞行器在空中保持平稳飞行、如何避免空中发生不可控的事件和事故，从而达到安全、高效、方便的飞行。
传统控制方法在早期的飞行器中，采用的是手动控制方法，飞行员需要通过操控驾驶杆、油门、踏板等控制器，来控制飞机的姿态、速度等参数。
但是，这种方法需要掌握非常高的技能，而且对人的身体素质要求也非常高。
近年来的飞行控制方法随着控制技术的提高，自动控制逐渐进入了人们的视野。
现代飞行器已经完全可以采用自动控制了。
这种自动控制方法可以将飞机转向、升降、速度控制、起飞、降落等操作全都交由计算机控制，通过提前设定的参数和算法来实现对飞机航线和姿态的控制。
例如，现代飞机上配备的惯性导航系统，能够通过计算不同时间段内的飞行器位姿、速度变化及加速度变化，来确定其当前的位置、方向和速度等关键参数，从而实现自动飞行的控制。
同时通过引入GPS技术，在起飞、巡航、进近和着陆的过程中，完全可以实现自动控制飞行。
未来的研究方向随着机器学习和人工智能的快速发展，未来的飞行控制方法也有了更多的探索方向。
例如，引入深度学习的技术，可以大大提高系统的自适应能力，实现更高效、更安全的飞行控制。
另外，无人驾驶技术也已经逐渐地走进了人们的视野，控制自主的飞行器，成为未来的研究方向。
结论总之，飞行器飞行控制方法的研究是需要不断关注、探究和发展的。
随着科技的不断进步，人类对于飞行器控制的方法也在不断地创新和改进，这将极大地提高飞行器的性能和使用效率，为飞行安全保障作出巨大的贡献。
六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计
六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计刘羽峰,宁媛(贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550003)作者简介:刘羽峰(1984-),男,内蒙古赤峰市人,硕士研究生,主要从事电力电子信息技术及控制理论的研究。
收稿日期:2010-4-22摘要:本文介绍了一种以6个无刷直流电机作为动力装置的六轴旋翼碟形旋翼飞行器。
通过电机的转速来控制飞行器的飞行状态,为了实现六轴旋翼碟形飞行器的飞行控制,对飞行器的控制系统进行了初步设计,并且给出了以ATMEGA8535单片机为计算控制单元,给出了其控制系统的硬件设计,由于元器件采用了贴片封装和低功耗的C MOS 器件,使飞行器具有重量轻、功耗低、体积小等优点;本文也论述了硬件系统设计各单元模块的功能及可靠性,从而能够满足飞行器起飞、悬停及降落等控制姿态的要求。
关键词:六轴旋翼碟形飞行器 飞行控制系统 AVR 单片机 P WM 中图分类号:V249.1;TP391.8 文献标识码:A 文章编号:1002-6886(2010)04-0004-03Design of F lightContr o l Syste m f or a Si x axis Rot or Saucer S hape d R ot orcraftLI U Yufe ng,N I NG Yua nAbstract :The si x axi s rot or saucer s haped rotorcraft i s i ntroduced i n this paper,which is powered by si xmotors and fli es state by adj us ti ng the speed of themot ors.In order to reali ze t he fli ght control for the si x axis rotor saucer shaped rot orcraft,the fli ght control syste m is de si gned prelm i i naril y and t he hard w are of fli ght control syst e m i s designed based on si ngl e ch i p m icrocontrollerAT MEGA8535.Because of in troduci ng the patch package and t he l ow po w er consu mption ofC MOS f or themost el e m ents ,consequently t he drones has t he characteri stics of the littlewei ght,the l ow po w er cons u mpti on and the s m all vol u m e as s o on.The paper also descri bes eachmodular unit function and reli able so t hat can m eet control state requirement of taking off,hoveri ng and l andi ng and s o on .Key words :si x axi s rotor saucer shaped rotorcraf;t fli ght control s yste m ;AVR si ngle chi p m i crocontroll er ;P WM0 引言由于碟形飞行器的研发在民用和军事领域中具有广阔的应用前景,众多的航模爱好者、科学家致力于微型飞行器的研究。
六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计
六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计六轴旋翼碟形飞行器是一种新型的飞行器，因其具有灵活性、稳定性和高空机动性而备受关注。
在本文中，我们将介绍六轴旋翼碟形飞行器的控制系统设计。
六轴旋翼碟形飞行器由一个圆形盘面和六个旋翼组成。
每个旋翼由一个电动机驱动，其旋转方向以及旋转速度可以通过相应的控制器进行调整。
控制器由传感器、处理器和执行器组成，其主要功能为接受来自传感器的反馈数据，经过处理后控制执行器的工作。
传感器包括加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计。
加速度计用于测量飞行器的加速度，陀螺仪用于测量飞行器的角速度，磁力计用于测量飞行器的方向和位置，气压计用于测量飞行器的高度和气压。
传感器的数据将传输到处理器进行处理。
处理器主要由微控制器和存储器组成。
微控制器处理传感器数据，并计算出六个旋翼的工作参数。
存储器用于存储处理器的程序和数据。
处理器计算完成后，将送到执行器控制器进行执行器控制。
执行器控制器由电调和旋翼马达组成。
电调用于控制马达的电流和电压，从而控制旋翼的转速。
旋翼的转速和旋转方向将影响飞行器的方向和姿态，因此执行器控制器的工作非常重要。
飞行器控制系统的设计主要考虑到三个方面：飞行器的稳定性、高度控制和方向控制。
稳定性是指飞行器在飞行时的保持平衡和稳定。
高度控制是指飞行器在垂直方向上的稳定性和高度控制。
方向控制是指飞行器在水平方向上的稳定性和方向控制。
为了保持稳定性，飞行器需要根据传感器数据调整旋翼的转速和转向。
例如，如果飞行器向左倾斜，则需要增加右侧的旋翼的转速或减少左侧的旋翼的转速。
这将使飞行器保持平衡和稳定。
高度控制是通过控制旋翼的转速和方向实现的。
例如，如果飞行器下降，则需要增加旋翼的转速，如果飞行器上升，则需要减少旋翼的转速。
这将使飞行器在垂直方向上稳定和控制高度。
方向控制是通过调整飞行器的方向来实现的。
例如，如果飞行器需要向右转，则需要增加左侧旋翼的转速或减少右侧旋翼的转速。
飞机如何平稳安全着陆
飞机如何平稳安全着陆飞机如何平稳安全着陆我们都知道飞机降落最关键的是，如何能平稳安全的着陆，下面我们就一起来看看!着陆阶段是飞机诸元变化最多最快的阶段，必须根据其变化规律，制定出完整有序的注意力分配计划，以便及时发现调控。
(一)长五边的仪表飞行段，着陆形态完成，人工跟指引或无指引。
简单的讲是通过调控个三个参数来保持三个元素，即调控转速、俯仰和坡度保持下滑道、航向道和速度。
但是它们之间又不是完全独立的：转速和俯仰影响速度，速度和俯仰影响下滑道，坡度影响航向道，下降率又是俯仰调整和下滑道变化趋势的参考。
所以注意力循环应该是：⑴动油门、看转速、(目光水平左移)⑵看下滑道，根据偏差，调整地平仪关系位置(参考升降率，保持调整好的升降率)，(目光再向左)⑶看速度，(根据速度趋势判断是否需要继续调整转速)(目光右移)⑷看坡度，核实自己横侧的动态、⑸看航向道(决定是否调整横侧进行修正。
如果一切稳定则再从⑴至⑸进行循环。
(权且将其定名“谌氏五步法”吧，好让他带上点江湖味道，但绝对好学好用，不防一试，欢迎你的“拿来主义”，和“借花献佛”，反正我留着一人用也没劲。
)另外注意，在俯仰和横侧都需要修正时，初学者最好是先稳定住一个修正量，再去对另一个进行修正。
(二)目视跑道后。
要继续保持仪表飞行，但应该把下滑点和跑道延长线的注意力分配加进来。
一是可以里外参考确保飞机轨迹的精准，二是可以利用标准的仪表轨迹帮助自己树立正确的目视印象。
起初练习时如果注意力循环慢，可以将下滑点和延长线分别加在⑴至⑸循环的末端，分两次循环完成，等注意力循环加快后，就可以看完下滑点后接着将视线延伸出去，将跑道看成一条无限远的直线，然后再迅速将目光收回到舱内进行“五步循环”。
补充一点，下滑点和跑道延长线说是两个注意力，其实是两个内容丰富的视觉概念。
第一，看下滑点，是判断飞机是否按规定的剖面向接地点运动，他的判断抽象点说，应该把跑道和引进灯、延长线所在的大地看做一个平面，将目光在跑道接地区和风挡间来回收放，把它看成一条线，那么线面之间就有了一个夹角，你要在每次的起落中不断的搭建、寻找、证实、比较这个角，你就会慢慢的得到一个清晰正确的下滑剖面。
六旋翼飞行器轨迹跟踪的控制方法研究
六旋翼飞行器轨迹跟踪的控制方法研究六旋翼飞行器轨迹跟踪的控制方法研究近年来，六旋翼飞行器作为一种多旋翼无人机系统在航空领域得到了广泛的应用。
通过合理的控制方法，六旋翼飞行器可以实现精准的轨迹跟踪，从而满足不同领域的需求，如航空测绘、物流运输、农业植保等。
本文将对六旋翼飞行器轨迹跟踪的控制方法进行研究，分析其原理和应用。
首先，我们需要了解六旋翼飞行器轨迹跟踪的基本概念和目标。
轨迹跟踪是指飞行器按照预设的轨迹进行精确的运动，实现对空间的精确控制。
飞行器通过传感器感知周围环境，根据预设的轨迹进行航迹规划，然后通过控制策略实现轨迹跟踪。
轨迹跟踪的目标是实现快速且精确地到达目标位置，同时保持良好的稳定性和鲁棒性。
在六旋翼飞行器的轨迹跟踪控制方法中，最常用的方法是PID控制器。
PID控制器是一种经典的反馈控制器，通过调整比例、积分和微分系数，使得误差信号收敛到零。
在六旋翼飞行器中，位置、速度和姿态等状态变量都可以用来构建PID控制器。
以六旋翼飞行器的位置控制为例，我们可以构建一个包含位置差和速度差的PID控制器。
首先，通过传感器获取飞行器当前位置和速度，然后计算期望位置和期望速度与当前位置和速度之间的差异。
根据PID控制算法，计算出控制器的输出量，即推力大小和旋转角度。
将输出量通过电调，控制六个马达的转速和推力分配，以实现飞行器的位置调整。
然而，传统的PID控制器在六旋翼飞行器轨迹跟踪中存在一些问题。
首先，PID控制器需要对飞行器的动力学进行准确建模，才能确定合适的控制参数。
然而，飞行器的动力学模型往往比较复杂，并且在实际飞行过程中可能会发生变化，导致PID参数不准确。
其次，飞行器的非线性特性和外界干扰也会影响PID控制器的稳定性和性能。
因此，研究者们提出了一些改进的控制方法来解决这些问题。
一种常用的改进方法是模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）。
MPC方法通过建立飞行器动力学模型的离散预测模型，并引入一个性能指标，通过在线优化求解来优化控制器的输出。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ห้องสมุดไป่ตู้
高度 大于 １ ０米 时 ， 测量 误差 约为 ０ ． ５米 ， 而在 飞行 高度 小 于 ５米后 ， 测 量误 差接 近 １米 ， 这种 现 象致 使 飞
六 旋 翼 飞 行 器 平 稳 着陆 方 法 研 究
崔凤利 ， 杨 立 志
（ 江 阴职业技术学 院， 江苏 江 阴 ２ １ ４ ４ ３ ３ ）
摘 要 ：ＭＷＣ一 ２ ０ １ ２六旋 翼飞行器 采用 气压 计进 行高度检测 ， 在 低空着 陆时 ， 气压计 测量误差 很大 ， 造成频 繁
摔机 。为 了克服这种现象 ， 本文采用超声测距模块替代气压计实现飞行器着陆前 的高度判定 ， 实践表 明 ， 依据 超
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知 ， 测量声波在发射后遇到障碍物反射 回 来的时间， 根据发射和接收的时间差计算 出发射点到障碍物的实 际距离 。由此可见 ， 超声波测距原理与
雷达 原理 是一 样 的。
测距 的公 式表示 为 ： Ｌ＝Ｃ×Ｔ
收稿 日期 ：２ ０ １ ４ — ０ ５ — ２ ５
测 距 角度 范 围
可达３ ｍｍ
１ ２ ０度
２ 安全 着 陆 系统 改 造 方 案
ＭＷＣ一 ２ ０ １ ２飞行器采 用 ａ ｔ ｍｅ ｇ ａ ２ ５ ８ ０核飞控 板 ， 该 飞控 板 提供 四路 主控 制通 道 ： 横滚 （ １ 通道 ） ， 升降 （ ２通道 ） ， 油门（ ３通 道 ） ， 自旋 （ ４通 道 ） 。每 路通 道用 于从 遥控 器 接 收控 制信 号 控 制舵 机 完成 规定 动 作 ， 对舵 机进 行控 制事 实上 是通 过调 节各 通道 输入 信号 的 占空 比完 成 的 ， 当飞行 器 着 陆 时 ， 由 于气 压计 测 量 误差 以及 人工 操作 遥控 器 的抖动 都会 使各 通道输 入 信 号 占空 比达 不 到标 准 要 求 ， 致使 飞 行 器摔 机 ， 为 了 解决 这一 问题 ， 我们 对原 飞 控板外 围控 制器 进行 了扩 展 ， 采用 ８ ０ ５ １ 单 片机 配合 ＨＣ—Ｓ Ｒ ０ ４超声 波 测距 模 块完 成着 陆 时地 面距离 测量 ， 同时通 过 ８ ０ ５ １单 片机外 部接 口向主控 制通 道提供 规 范 的控 制信 号 ， 从 而达 到控 制 飞行器 安全 着陆 的 目的 ， 另 外 为 了能够保 证 飞行器 接 受地 面 控制 指 令 ， 利用 ８ ０ ５ １的 串 口外 接 ｚ ｉ ｇ — ｂ ｅ ｅ无线 通 信模块 实 现与地 面 通信 。
１ 超声 波 测距
超声 波指 向性强 ， 能量 消耗 缓慢 ， 在介 质 中传 播 的距 离较 远 ， 因而 近 年来 ， 超 声 波 被 广泛 用 于距 离 的
测量 ， 如测距仪和物位测量仪等都可 以通过超声波来实现。利用超声波测距快速 、 方便 、 计算简单 、 易于
做 到实 时控制 ， 并且 在测 量精度 方 面能达 到工业 实 用 的要求 ， 因此 在 移动 机 器 人 、 空 中机 器 人 、 工业 机 器 人等 研制 上也 得到 了广 泛 的应 用 。
具 体工作 参 数如 下表 １所示 ：
表１ Ｉ － Ｉ Ｃ— Ｓ Ｒ ０ ４超声波测距模块工作参数表
工 作 电压 静 态 电流
小于２ ｍＡ
电平输 出
电平 输 出 感 应 角 度 探 测 距 离
高５ Ｖ
低０ Ｖ 不大于 １ ５度
２ｃ ｍ 一４５ ０ｃ ｍ
高精度 阈值距离
作者简 介 ：崔风利 （ １ ９ ６ ２一） ， 男， 黑龙江齐齐 哈尔人 ， 副教授 ， 高 级工程师 ， 主要研究 方 向为计算 机软件与 多媒 体 ； 杨 立 志， （ １ ９ ７ ３一） ， 男， 安徽砀山人 ， 硕 士研究生 ， 讲师 ， 主要研究方 向为 图形 图像处理 。
第 ６期
行器着 陆 时翼机 转速很 不稳 定 ， 经常造 成摔 机 ， 给 飞行 器 带来 很 大 的破坏 。为 了能 精 确 的测 量 到 飞行 器
在降 落过程 中的低空 高度 ， 以便 有效 给 出翼 机旋 转信 号 ， 保 证 飞行器 平稳 着陆 ， 在六 旋翼 飞行 器 原有 的高 度测 量系统 中增 添 了超声测 距 功能 ， 用来 检测 飞行 器低 空 飞 行 高度 ， 特 别 用 在 飞行 器 着 陆期 间 检测 地 面 距离 ， 给 出翼机 飞行参 数 。
０ 引言
近年来 ， 遥控 飞行 器在抢 险救 灾 、 环 境测 量等 领域 发挥 的重要 作 用越来 越被 人们 接受 和 重视 ， 对 于遥
控 飞行 器 的载重 能力 、 续航 能力 、 自适 应 飞行 、 定 位 导 航 等许 多 方 面逐 渐 成 为 近年 来研 究 的热点 ¨ ， 飞
声测距进行着陆判断 ， 能够 有 效 防止 摔 机 现象 。
关键词 ：六旋翼飞行器 ； 频 繁摔机 ； 超声测距
中 图分 类号 ：Ｔ Ｐ ８ ０ ２ ． ２ ； Ｖ ２ ７ ９ ． ２ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：２ ０ ９ ５ — ７ ３ ９ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ － ０ ０ ３ ８ － ０ ４
第２ ０卷 第 ６期
２ ０ １ ４年 １ ２月
江
苏
理
工
学
院
学
报
Ｖｏ１ ． ２ ０． ＮＯ ． ６
Ｄｅ ｃ ．． ２ ０ １ ４
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｊ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｓ Ｕ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ Ｏ Ｆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
崔凤利 杨立志 ：六旋翼飞行器平稳着陆方法研究
３ ９
式中 Ｌ为测量的距离长度 ； Ｃ为超声波在空气中的传播速度 ； Ｔ为测量距离传播 的时间差（ 丁为发射
到接 收 时间数 值 的一半 ） 。 Ｈ Ｃ—Ｓ Ｒ ０ ４超声 测距模 块 性能稳 定 ， 测度 距离 精确 ， 能 和 国外 的 Ｓ Ｒ Ｆ ０ ５ ， Ｓ Ｒ Ｆ ０ ２等超 声 波测 距 模块 相
媲美 。该模块被广泛应用于物体测距 、 液位检测、 公共安防停车场检测等场合 ， 其工作特点是 ： 采用 Ｉ Ｏ 口Ｔ Ｒ Ｉ Ｇ触发测距 ， 给至少 １ ０ ｕ ｓ 的高电平信号 ；
模块 自动发 送 ８个 ４ ０ ｋ Ｈ ｚ的方 波 ， 自动 检测 是否 有信号 返 回 ； 有 信号返 回 ， 通过 １ ０ 口Ｅ Ｃ ＨＯ输 出一个 高 电平 ， 高 电平 持 续 的 时 间就 是 超 声 波从 发 射 到 返 回的 时 间。测 试距 离 ＝（ 高 电平 时 间 声 速 （ ３ ４ ０ ｍ ／ ｓ ） ） ／ ２ ；