飞行器自主控制技术研究答辩稿
毕设开题答辩
第13~15周 考虑三维问 题，准备毕 设论文 第16~17周 完成毕设论文， 完善实验结果
第3周
进行开题答辩
第8~9周
第4~5周
学习激光测距， 鲁棒控制等方面 的理论
第10~12周
引入多障碍物复 杂环境，修改优 化算法，多次仿 真，验证算法可 靠性。
第18周 参加毕设答辩
五相关参考ຫໍສະໝຸດ 献1.曹美会，鲜斌，张旭，文曦 , 基于视觉的四旋翼无人机自主定位与控 制系统 2.戴琼海，刘慧 , 一种无人机的视觉定位与避障方法及系统 3.朱海锋，潘泉，吕洋等 , 一种空地协同的无人机感知规避系统及其规 避方法 4.昂海松 , 微型飞行器系统与技术 5.苏宏业 , 鲁棒控制基础理论 6.段洪军，史小平 , 微型飞行器建模与控制 7.方振平，陈万春，张曙光 , 航空飞行器飞行动力学
三
1
需要解决的问题
需要解决以下问题：
处理测距仪采 集的数据，并 用这些数据构 造出最优的路 径算法，同时 还要保证算法 足够简单，以 满足小功率要 求
2 3
建立飞行控制 一阶算法，实 现对路径的拟 合，不断优化 算法，避免频 繁机动带来的 动力损失
要提高算法的 可靠性，对复 杂环境和异常 扰动要有鲁棒 性
二
研究内容及方法
开始
确定起点和目标位置 激光扫描 确定障碍 物视场 规划路径 进行机动 No 到达目标 结束 No
系统设计工作方式：
在给定起点和终点的 情形下，需要飞行器 自主穿越存在障碍的 未知环境。
二
1
2 3
研究内容及方法
通过测距仪进行扇面范围内扫描，确 定障碍物角度范围和与飞行器间距离 激光测距扫描 参数。 综合目标位置和起点位置构建矢量运 算公式进行运算，规划飞行器路线， 实现规避 按照规划路线建立飞行器运动控制方 程，主要确定飞机转弯速率和加速度 关系，实现驱动路线拟合。
飞行器自主控制技术研究答辩稿
作 者： 导 师： 明德学院 自动化系 2014年6月
报告提纲
1.选题背景 2.完成工作 3.研究内容 4.论文框架 5.动力学建模 6.算法设计与仿真 7.总结
选题背景
• 随着自动控制技术和智能决策技术的不断发展，无人机凭 借其低成本，零伤亡，可重复使用和高机动等优点，成为 了当代战争的重要作战工具之一，有着不可替代的作用 • 旋翼式飞行器作为一种无人机，其起飞和降落所需空间较 少，在障碍物密集环境下的操控性较高，以及飞行器姿态 保持能力较强的优点，在民用和军事领域都有广泛的应用 前景 • 近年来对四旋翼飞行器的研究成果较多，融合了自动控制、 传感以及计算机科学等诸多技术，成为了未来无人机的主 要发展趋势，并成为目前重点的研究对象
PI算法仿真结果
不加控制器时系统脉冲响应
加控制器时系统脉冲响应
PID算法
• 1）比例调节作用，对四旋翼无人飞行器进行飞行观测，比照惯性 坐标系，当出现角度偏差时，比例调节立即产生作用，将角度向着 零点运动，实现四旋翼无人飞行器的稳定飞行，比例系数大，可以 加快调节，减少误差，但是过大的比例，使四旋翼无人飞行器稳定 性下降 • 2）积分调节作用，是使四旋翼无人飞行器消除稳态误差，提高无 差度。即使有一个小的角度变化，通过长时间的积分作用都能够显 现出来，对四旋翼无人飞行器的姿态变化产生影响，积分时间常数 T，T越小，积分作用就越强。反之T大，则积分作用弱，积分调节 动态响应变慢，但实现无差姿态调节是必须的。 • 3）微分调节作用，反映四旋翼无人飞行器偏航角度偏差信号的变 化率，具有预见角度变化趋势，实现姿态的超前控制，在偏航角度 偏差还没有形成之前，实现对偏差的消除。因此，改善四旋翼无人 飞行器的动态性能。
积分分离PID算法仿真
航天系统职称答辩材料
航天系统职称答辩材料尊敬的评委、老师、同学们：大家好！我是航天系统职称评审的候选人XXX。
今天非常荣幸能够站在这里，向大家展示我的职称答辩材料。
我从事航天系统工作多年，积累了丰富的经验和知识。
以下是我在职称答辩中的相关内容：一、个人简介我毕业于 XXX 大学，在航天系统工作领域拥有 XX 年的工作经验。
我曾参与过多个重要航天项目的研发与管理工作，并在其中承担过重要职责。
在过去的工作中，我不断提升自己的专业技能和学术水平，并取得了多项专利和论文的成果。
二、主要贡献1. 项目管理：我曾担任多个航天项目的项目经理，负责整体项目的计划、组织、协调和控制。
通过我对航天项目管理的深入研究和实践，我在项目组织与管理方面积累了丰富的经验，并通过成果的交付得到了相关部门的认可。
2. 技术研究：我在航天系统的技术研究方面做出了一定的贡献。
通过我对航天系统的深入研究，我发表了多篇高水平的科研论文，并在国际会议上做了相关报告。
其中，我特别关注了航天系统的先进技术，如机动控制、导航与定位、通信系统等方面的研究。
3. 团队建设：作为一个资深的航天系统工程师，我一直致力于团队建设工作。
我带领团队完成了多个具有挑战性的项目，并通过团队的协作与合作，取得了优异的成绩。
我也积极参与培训和指导新人，努力传播我的经验和知识。
三、未来规划航天系统是我一直热爱的领域，未来我将继续努力在这个领域中取得更多的贡献。
我计划将自己的经验与知识分享给更多的人，包括参与航天系统的培训、撰写相关的学术著作等。
同时，我也将继续深入研究与探索航天系统的新技术和新方法，不断提升自己的专业素养和学术水平。
最后，我真诚地感谢评委和老师们给予我的机会，并期待得到大家的认可与支持。
谢谢！。
毕设中期答辩
第三阶段
搭建飞行控制方程，通 过建立转弯速率和加速 度参数的关系，实现对 规划路线的拟合
第五阶段
熟悉掌握matlab软件， 通过该软件对所建立的 算法进行仿真，目前仍 在进一步的学习过程中
2 阶段成果
1 选取型号：URG-04LX 主要参数： 重量：141g 角坐标分辨率：0.36° 分辨率：1mm 扫描频率：10Hz（10 次/s） 扫描角度：240° 扫描波长：785nm 探测范围：大约5m 电压：5V 电流：0.5A
未知环境中的微小型飞行器的感知飞行
Navigation of Micro Aerial Vehicle in Unknown Environments
北京航空航天大学
航空科学与工程学院
答辩人：朱超磊
指导老师：罗漳平
CONTENTS
研究概述 中期成果
1 3 存在问题
2
4 后期安排
1
研究概述
1 研究概述
2
中期成果
2 中期成果
研究 阶段
第二阶段
依据传感器采集数据结 果构造合理的路径规划 算法，利用新势场法模 拟飞行器路径规划过程
第四阶段
搭建飞行动力学模型， 结合微小型飞行器平台 自身的限制，通过对位 置速度偏航率等参数的 控制实现飞机机动
1
2
3
4
5
第一阶段
选择合适的激光测距仪 保证其参数符合飞行器 平台的低功耗要求，同 时由其参数决定了障碍 物位置形状的数据形式
以验证算法的效率。
3
考虑算法的鲁棒性，对不同环境因素下算法的可靠性进行研究
4
撰写毕设论文，是问题结果条理化，规范化
谢谢
建立控制方程过程中，需要考虑到微小型 飞行器本身的速度和加速度约束，算法计 算的结果需要符合飞行器本身的设计要求， 同时，由于飞行器动力状况处于不断变化 过程中，改变导致其控制方程本身是飞行 器状态的函数，而算法是一个理想化过程， 通过简化以上过程实现更小的运算量，可 以通过后期继续研究，探讨该问题引发的 误差量的大小。
基于现代控制理论的飞行器自主控制研究
基于现代控制理论的飞行器自主控制研究一、引言随着科技的不断发展，飞行器的自主控制成为了研究的热点之一。
基于现代控制理论，可以提高飞行器的自主控制性能，使其具备更高的稳定性、精确性和适应性。
本文将探讨基于现代控制理论的飞行器自主控制研究。
二、传统控制理论的局限性传统的飞行器控制方法，主要采用PID控制器等经典控制方法。
然而，传统控制理论存在一些局限性。
首先，传统控制理论不够精确，难以实现对复杂系统的控制。
其次，传统控制理论缺乏适应性，无法应对外界环境的变化。
最后，传统控制理论对于非线性系统的控制效果不理想。
三、现代控制理论的基本概念为了克服传统控制理论的局限性，现代控制理论应运而生。
现代控制理论主要包括状态空间法、最优控制和自适应控制等方法。
1. 状态空间法状态空间法是一种将控制系统表示为多个状态变量的方法。
通过对系统状态进行观测和测量，可以实现对系统的控制。
状态空间法不仅可以处理线性系统，还可以处理非线性系统，因此被广泛应用于飞行器的控制中。
2. 最优控制最优控制是指在给定约束条件下，寻找使得系统性能达到最优的控制策略。
最优控制方法可以通过优化算法来实现，比如动态规划、最优化等方法。
最优控制方法可以提高飞行器的控制性能，使其具备更高的稳定性和效率。
3. 自适应控制自适应控制是一种能够根据外部环境和系统变化自主调整控制参数的方法。
自适应控制方法可以通过神经网络、模糊控制等方法来实现。
自适应控制方法可以使飞行器具备更好的鲁棒性和适应性。
四、基于现代控制理论的飞行器自主控制方法基于现代控制理论，可以开发出多种飞行器自主控制方法，如模型预测控制、滑模控制、自适应控制等。
1. 模型预测控制模型预测控制是一种基于系统数学模型的预测方法。
通过预测未来系统状态，可以通过优化算法计算出最优的控制策略。
模型预测控制方法可以提高飞行器的稳定性和控制精度。
2. 滑模控制滑模控制是一种通过引入滑模面来实现对系统控制的方法。
自主飞行器姿态控制技术的设计与实现
自主飞行器姿态控制技术的设计与实现随着无人机技术的快速发展，自主飞行器在各个领域得到广泛应用。
而自主飞行器的姿态控制技术是实现其稳定飞行的重要组成部分，本文将从姿态控制原理、设计思路和实现方法三个方面，探讨自主飞行器姿态控制技术的设计与实现。
姿态控制是指控制飞行器在空间中的旋转和摆动，以实现期望的飞行姿态。
在设计自主飞行器姿态控制技术时，需要考虑传感器获取的姿态信息，并通过控制器输出相应的控制信号，维持飞行器稳定飞行。
首先，姿态控制的原理包括传感器数据采集和控制器的输出。
自主飞行器通过搭载加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器，实时获取飞行器的姿态信息。
加速度计用于测量飞行器在各个轴向的加速度，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地磁方向。
传感器获取的数据经过处理，计算得到飞行器的姿态角度。
然后，控制器通过比较飞行器的实际姿态和期望姿态，计算得到控制信号，控制飞行器的电机或舵面舵机进行调整，以维持飞行器的稳定姿态。
其次，自主飞行器姿态控制技术的设计需要考虑姿态控制器的选择和参数调整。
姿态控制器包括比例积分微分（PID）控制器、模糊控制器和模型预测控制器等。
PID控制器是一种经典的姿态控制器，其通过比较飞行器的实际姿态和期望姿态，根据误差的大小计算出控制信号。
模糊控制器则是基于经验规则进行控制决策，通过模糊逻辑运算和模糊规则库进行姿态控制。
模型预测控制器利用数学建模和预测算法，根据飞行器的动力学模型进行姿态预测和控制。
在选择姿态控制器时需要综合考虑飞行器的特点、控制要求和计算复杂度等因素，并通过参数调整优化控制器性能。
最后，自主飞行器姿态控制技术的实现方法包括基于传统控制方法和基于机器学习方法。
基于传统控制方法的实现主要依靠数学模型和控制算法进行设计和调整，适用于稳定和可控的飞行器。
而基于机器学习方法的实现则是通过训练数据和深度学习算法进行姿态控制器的学习和优化，适用于复杂和非线性的飞行器。
四轴飞行器答辩课件
·指导教师： ·演示者姓名：
—基于单片机的无人机设计
演 示 文 稿 上 期 ： 20 -4-7
2015/4/6
13
1 of
选题背景
“无人机”,英文缩写为"UAV", 是利用无线电遥控设备 和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定 义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞 行器、无人飞艇、无人伞翼机等。
Boca
Raton,FL,1994
11 of 13
Thank You! QUADCOPTOR
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6.S. Arimoto, Control Theory ofNonlinear Mechanical Systems. Oxford Science Publications, 1996.
7.S. Sastry, A mathematical introduction to robotic manipulatic
通过旋转轴和统该轴旋转的角度可以构造一个四元数：
w=c0s(a/2) x=sin(a/2)cos(B) y=sin(α/2)cos(β,)
:#sin(a/2)c0s(4)
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四轴飞行器软件部分
·PC上位机设计
·基于C++
三维类态显示 t
四轴飞行得三维密者上位机山东大学(或海)SKT 项目：基于的四轴飞行器
强把
数据腰收
· MFC框 架
· OPENGL
·可连接手柄 串口设置 0
被得军
奇偶技验无校验
数据
位
制面板
油门当前： 打开甲口
油门控制(左右方向键整): 油门相锁
飞行器自主控制技术研究
摘要随着自动控制技术和智能决策技术的不断发展，无人机凭借其低成本，零伤亡，可重复使用和高机动等优点，成为了当代战争的重要作战工具之一，有着不可替代的作用。
旋翼式飞行器作为一种无人机，其起飞和降落所需空间较少，在障碍物密集环境下的操控性较高，以及飞行器姿态保持能力较强的优点，在民用和军事领域都有广泛的应用前景。
尤其是近年来对四旋翼飞行器的研究成果较多，融合了自动控制、传感以及计算机科学等诸多技术，成为了未来无人机的主要发展趋势，并成为目前重点的研究对象。
由于四旋翼飞行器具有体积小、重量轻、功耗低、具有多变量、非线性、强耦合、欠驱动等特性，其控制问题一直是该领域的研究重点。
本论文的主要工作如下：1）本文首先对小型四旋翼飞行器的国内外研究现状进行了简单的介绍；介绍四旋翼无人飞行器涉及的关键技术，设计了四旋翼无人飞行器整体结构，包括四旋翼无人飞行器的机械结构、控制系统硬件，搭建四旋翼无人飞行器研究平台。
2）对四旋翼无人飞行器进行力学分析，以小型四旋翼飞行器为实际对象，对四旋翼的建模和控制方法做了研究。
根据对四旋翼飞行器的机架结构和动力学特性做详尽的分析和研究，在此基础上建立四旋翼飞行器的动力学模型，四旋翼飞行器有各种的运行状态，并对飞行器进行力学分析。
3）通过选取四旋翼无人飞行器在运动过程中的受力分析，完成对其动力学模型的建立，通过对传递函数做适当简化得到了系统仿真模型。
进一步推出四旋翼无人飞行器在旋转运动和直线运动上的传递函数，针对现有四旋翼无人飞行器结构，建立机体坐标系，为四旋翼无人飞行器的飞行控制器的设计提供了可靠的控制模型。
4）通过Matlab中的Simulink模块，分别对姿态回路PI控制算法、姿态和位置回路的PID控制算法和积分分离PID控制算法进行了仿真，通过对PID飞行控制算法进行Matlab仿真可知，四旋翼无人飞行器在PI、PID、积分分离PID 控制算法下是可控的。
通过仿真观察到飞行器能够基本达到稳定飞行的目的，不过在在实际检测系统中还是容易受到干扰，所以还是需要必要的控制。
飞行器自主控制技术研究答辩稿PPT文档共20页
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
飞行器自主控制系统设计与实现
飞行器自主控制系统设计与实现随着人工智能技术的发展和普及，无人驾驶飞行器的应用场景越来越广泛。
然而，想要让飞行器真正实现自主控制，需要依靠优秀的自主控制系统。
本文将讨论如何设计和实现飞行器自主控制系统。
一、掌握基础理论知识设计和实现飞行器自主控制系统，需要掌握基础理论知识。
主要包括飞行器动力学模型、控制理论、自适应控制理论等。
首先，飞行器动力学模型是飞行器自主控制系统开发的基础。
利用多体动力学理论模拟飞行器在不同环境下的动力学特性，可以为自主控制系统提供可靠的理论支撑。
其次，掌握控制理论是理解和应用自主控制系统的关键。
传统的控制方法包括PID控制、模糊控制等，这些方法都有着相应的优缺点。
在飞行器设计中需要根据实际情况进行选择和应用。
最后，自适应控制理论在飞行器自主控制系统设计中也有较为广泛的应用。
自适应控制可以根据输入输出的反馈信息，实时调整控制策略，让自主控制系统更加智能化和自适应。
二、研究主要控制模块在飞行器自主控制系统中，主要包括几个控制模块：姿态控制、导航控制、高度控制等。
不同模块的功能不同，实现方法也有所不同，需要针对不同的模块进行深入研究。
姿态控制是飞行器自主控制系统的核心，主要是控制飞行器的姿态。
采用PID 控制模式可以实现姿态控制，不同的PID参数会影响控制效果。
因此需要对PID 参数进行优化，才能实现更高精度的姿态控制。
导航控制是飞行器自主控制系统的另一个重要模块。
通过GPS和其他导航设备获取飞行器的位置信息和状态，实现飞行器的导航控制。
在实际应用中，导航控制通常采用洋流观测和多传感器融合的方法，提高导航的精度和可靠性。
高度控制模块可以实现飞行器的高度控制，使其保持在指定的高度范围内。
高度控制需要结合姿态控制和导航控制模块进行整体考虑，才能实现飞行器的稳定和精准控制。
三、应用机器学习算法优化控制策略在飞行器自主控制系统设计中，利用机器学习算法优化控制策略，可以提高控制精度和效率。
飞行器自主控制系统设计与实现
飞行器自主控制系统设计与实现随着技术的不断发展和创新，飞行器自主控制系统的设计与实现正变得越来越重要。
本文将重点探讨飞行器自主控制系统的设计原理、技术要求和实际应用。
飞行器自主控制系统的设计目标是实现无需人为干预即可完成飞行任务的能力。
自主控制系统需要能够解读传感器数据、生成相应的动作来保持稳定飞行，并能按照事先设定的航线规划自主地进行飞行。
为了实现这一目标，飞行器自主控制系统通常由传感器、控制算法和执行机构三部分组成。
首先，传感器是飞行器自主控制系统的关键组成部分，它能够感知飞行器的状态和环境变量。
常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、气压计、GPS等。
陀螺仪和加速度计可以提供关于飞行器的姿态、加速度等信息；气压计可以提供飞行器的高度和气压等数据；GPS可以提供飞行器的位置和速度信息。
传感器的准确性和精度对于飞行器的自主控制至关重要，因此，在选择传感器时需要根据具体的应用场景进行合理的选择和配置。
其次，控制算法是飞行器自主控制系统的核心部分。
控制算法的主要功能是根据传感器数据分析飞行器的状态，并生成相应的控制指令来调整飞行器的姿态和动作。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制和最优控制等。
PID控制是一种基于反馈机制的简单但广泛应用的控制算法，它通过调整比例、积分和微分三个参数控制系统的输出。
模糊控制则是一种基于模糊逻辑的控制方法，它通过使用一系列模糊规则来处理不确定性信息。
最优控制则是一种优化问题的解决方法，它通过最小化或最大化某个性能指标来优化系统性能。
最后，执行机构是飞行器自主控制系统的输出部分，它将控制指令转化为相应的动作。
执行机构的种类和数量取决于飞行器的类型和功能。
例如，对于固定翼飞行器，执行机构包括舵面和发动机；而对于多旋翼飞行器，执行机构包括电机和螺旋桨。
执行机构需要具备高可靠性和响应速度，并能够根据控制指令进行精确的姿态调整。
飞行器自主控制系统的实际应用非常广泛。
在军事领域，自主控制系统可以使飞行器能够执行各种任务，如侦查、打击和运输等。
航空航天工程专业毕业答辩飞行器设计与空间探索技术
航空航天工程专业毕业答辩飞行器设计与空间探索技术一、引言航空航天工程作为一门高新技术领域，涉及到飞行器设计与空间探索技术等多个方面。
在本次毕业答辩中，我们将重点讨论飞行器设计与空间探索技术的相关内容，展示我们在这一领域的研究成果和创新成果。
二、飞行器设计1. 飞行器结构设计飞行器的结构设计是航空航天工程中至关重要的一环。
在设计过程中，需要考虑飞行器的外形、材料、强度等因素，以确保飞行器具有良好的飞行性能和安全性。
2. 飞行器动力系统设计飞行器的动力系统包括发动机、推进系统等部分，是飞行器正常运行的关键。
我们在设计动力系统时，注重提高动力效率、降低能耗，以实现飞行器的长时间飞行和高效运行。
3. 飞行器控制系统设计飞行器的控制系统是指导飞行器飞行和操作的核心。
我们采用先进的自动控制技术，设计高精度、高可靠性的控制系统，确保飞行器能够稳定、准确地执行各项任务。
三、空间探索技术1. 卫星技术卫星是人类探索宇宙和地球的重要工具之一。
我们研究卫星的轨道设计、通信技术、遥感技术等方面，致力于提高卫星的性能和应用范围。
2. 火箭技术火箭是将人类送入太空的关键工具。
我们研究火箭发射技术、推进系统、再入大气层技术等方面，不断提升火箭的运载能力和安全性。
3. 空间站技术空间站是人类在太空中开展科学实验和生活的基地。
我们研究空间站建设、维护技术，致力于打造更加先进、可持续发展的空间站系统。
四、结语在航空航天工程领域，飞行器设计与空间探索技术是永恒的主题。
通过不懈努力和创新，我们相信未来将会有更多突破性的成果出现，推动人类航天事业迈向新的高度。
感谢各位专家评委对我们毕业答辩的关注和支持！。
飞行器的自主导航与控制技术研究
飞行器的自主导航与控制技术研究随着科技不断的发展，飞行器的自主导航与控制技术已经变得日益成熟。
在以前，飞行器需要依靠飞行员的手动操作才能完成飞行任务，但现在，飞行器已经可以通过先进的自主导航与控制技术，自主完成任务。
本文将探讨飞行器的自主导航与控制技术，包括其背景、现状、技术原理以及发展前景等。
一、背景在过去，飞行器的飞行需要使用人工操纵进行控制。
人工控制存在的问题是，飞行员的精神状态不够稳定，容易受到外部环境的影响，进而影响跑道的正常飞行。
飞行员的体力也会逐渐透支，导致飞行操纵的失控。
此外，个别人的操作失误也是造成航空事故的一个常见原因。
在如此复杂的情况下，自主导航与控制技术的出现为飞行器的安全提供了更多保障。
虽然人类仍然需要现场指挥，但事实上，飞行器的自主导航与控制技术不仅可以提高飞行的稳定性，降低工作强度，而且还能够提高飞行器的工作效率，减少耗能及更为准确地进行飞行控制。
二、现状现在已经有很多飞行器拥有了自主导航和控制的能力。
在军用无人机领域，德国、法国、以色列、英国和美国等国家在研究方面的投入越来越大。
今年早些时候，英国首次在伦敦之外飞行了无人机，标志着该国无人机开始进入高速公路的实际测试阶段。
在商业方面，全球大型企业，如亚马逊、谷歌和UPS等也开始使用无人机在物流领域进行试验。
三、技术原理飞行器的自主导航和控制技术的实现是通过数学模型和算法来完成的。
这些技术主要由飞行控制算法、传感器和飞行控制单位构成。
飞行控制算法是自主导航和控制的关键技术之一，采用最优控制理论和动态规划等数学方法，实现自动化飞行控制。
其中，航行控制工程是航空电子工程的一个重要方向。
一般而言，它是指研究飞行器的自主导航与控制系统的最优设计与控制的一门学科。
在设计这一飞行控制系统时，一些重要因素是不可以忽略的，如飞行器的机体设计、传感器选材和导航算法的确定。
由于飞行器必须要面对极为复杂的空气动力学、机体空气动力学或者大气动力学等复杂因素，因此在对飞行控制的研究中，对于这些因素的深入理解是十分重要的。
四轴飞行器答辩
蓝牙模块
为了让电脑、手机都可以控制四轴，使用蓝牙模块替代 NRF24L01。
优化PCB布线
旧版四轴电机布线不对称，电机电源线过细。
取消自锁开关
完全不需要手动开关四轴，通过遥控控制就可以了。
新遥控
不再使用之前手工做的遥控器电路，改为工厂制版
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hello@
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四轴飞行器软件部分
• 单片机驱动
·自制三线制J-Link下载器 ·两颗I2C总线传感器 ·EEPROM参数储存
2.蓝牙的串口引脚搞反
蓝牙卖家提供的手册上 MAX232的 tx/rx 对应蓝牙 tx/rx 。 但是和单片机通信应该是tx->rx,rx->tx。设计上的小疏忽 只好通过飞线解决
3.芯片的焊接温度？短路？
拆焊重新焊到新版上，测试后发现mpu6060始终不好用。 可能是拆焊温度过高或者因为当时短路烧掉了
hello@
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四轴飞行器硬件设计
·飞控V1.0
驱动：SI2302
电机选择：716空心杯电机
电机选型主要根据电机的尺寸和转速，我们选择了性价 比比较高的716空心杯电机 N 沟道增强型场效应管，最大电流 3A 。极低的导通电 阻:82mΩ，2.5V极低的栅源电压,3.3V可完全开启
2.电机的固定
第一版四轴电机直接固定在 PCB 板上，用热熔胶固定电机在 满负荷时会发热导致热熔胶融化。
3.PCB强度问题
全国青少年航天创新答辩 -回复
全国青少年航天创新答辩 -回复尊敬的评委老师、各位领导、亲爱的同学们：大家好！我是XXX，来自XXX学校。
非常荣幸能够参加全国青少年航天创新答辩，并有机会展示我们团队的项目成果。
首先，我想回答一个问题：为什么航天对青少年来说如此重要？我认为，航天不仅仅是科学的发展，更代表了人类的探索精神和无限可能性。
我们生活在一个充满未知的世界，而航天技术正是我们探索这个未知的关键工具。
对于青少年来说，航天创新能够激发他们的好奇心、勇于探索的勇气，培养他们的创新能力和团队合作精神，对他们的成长和未来发展有着深远的影响。
我们的项目是基于探测器的自主导航系统。
这个项目的灵感来源于实际生活中的问题。
我们发现，现有的导航系统往往需要依赖于GPS信号，但在某些特殊情况下，比如遇到电磁干扰或者GPS信号无法接收的地方，导航系统就会失效。
这个问题对于飞机、船只、甚至太空探测器等的安全性和准确性都带来了巨大的挑战。
因此，我们团队致力于研发一种基于机器学习的自主导航系统。
我们通过收集大量的传感器数据，包括摄像头图像、声音、陀螺仪数据等，利用深度学习算法对这些数据进行训练，从而使得探测器能够在没有GPS信号的情况下，通过分析周围环境来确定自身位置和航向。
我们还进一步提出了一种高效的训练方法，可以在有限的数据集上获得较好的准确性，从而提高了系统的实用性。
在项目的实施过程中，我们遇到了许多困难和挑战。
首先是数据采集问题，我们需要大量的真实场景数据来训练模型。
为了解决这个问题，我们利用了虚拟现实技术，在计算机模拟的情境中生成了大量的数据。
其次是模型的训练和优化，我们不断调整算法的参数和网络结构，通过反复试错，最终获得了较好的效果。
我们团队还进行了各种测试和验证来评估我们的系统性能。
我们在实验室中进行了多次模拟环境下的实验，结果表明我们的系统能够在复杂的路况下准确地进行导航和避障。
此外，我们还在真实场景中进行了测试，如城市街道、森林和海边等不同地形，在不同的天气条件下进行了全面的验证。
基于人工智能的飞行器自主控制技术研究
基于人工智能的飞行器自主控制技术研究飞行器作为一种重要的交通工具，越来越受到人们的重视与研究。
人工智能作为一种新兴技术，正在逐渐应用于飞行器的自主控制领域，促进了飞行器的自主、智能、高效运作。
本文将从飞行器自主控制技术的发展历程、飞行器自主控制技术的现状和未来发展趋势以及人工智能在飞行器自主控制技术中的应用等方面进行探讨。
一、飞行器自主控制技术的发展历程飞行器自主控制技术的发展可追溯到20世纪60年代，当时以美国为代表的国家开始研究飞行器自主控制技术。
随着人工智能技术的成熟和发展，飞行器自主控制技术也不断发展。
目前，飞行器自主控制技术主要包括导航、制导、控制和通信四个方面。
其中，导航是飞行器在飞行过程中确定当前位置和速度的关键技术，它能够提供精准的位置和速度信息，确保了飞行器的自主控制能力。
二、飞行器自主控制技术的现状和未来发展趋势目前，飞行器自主控制技术已经取得了一定的成果，但仍面临着一些挑战。
例如，传感器技术的不成熟、算法的复杂度和可靠性、通信技术的有效性和可靠性等问题。
未来，随着人工智能技术的不断发展，飞行器的自主控制技术将会不断提升。
并且，在新一代人工智能技术的支持下，飞行器的自主、智能、高效运作将成为可能。
三、人工智能在飞行器自主控制技术中的应用人工智能技术在飞行器自主控制技术中的应用主要包括智能导航、自主控制、机器学习和数据处理等方面。
其中，智能导航系统能够利用飞行器上的传感器和GPS等技术，实现精准的位置、速度和飞行参数的测量，为飞行器提供精密的导航服务。
自主控制系统则能够根据飞行状态和任务需求，自动控制飞行器的速度、角度和高度等参数，提高飞行器的自适应性和智能化程度。
机器学习技术则能够通过对大量数据的分析和处理，提高飞行器的智能化程度和自主控制能力。
四、结语基于人工智能的飞行器自主控制技术是未来发展的趋势，它将极大地推动飞行器技术的发展，促进飞行器的自主、智能、高效运作。
但同时，研究人员也需要关注飞行器自主控制技术所面临的挑战和未来的发展趋势，不断完善技术，提高飞行器的自主控制能力和智能化程度，为实现飞行器自主飞行和高效运行提供强有力的支持。
飞行器自主控制系统设计研究
飞行器自主控制系统设计研究一、引言飞行器是一种高度智能化的控制系统，其核心是自主控制系统，是飞行器的“大脑”。
本文旨在探讨飞行器自主控制系统的设计研究。
二、飞行器自主控制系统的基本原理1、飞行器自主控制系统基本概念飞行器自主控制系统是指飞行器通过传感器感知周围环境，收集飞行数据，以自主的方式决策、执行指令，进行控制与导航功能的系统，是飞行器的重要组成部分。
2、飞行器自主控制系统的基本原理飞行器自主控制系统的基本原理包括传感器数据采集、数据处理、任务规划、路径规划、控制与导航等环节。
其中，传感器数据采集、处理是飞行器自主控制系统最核心的部分，能够实现对飞行器周围环境的实时感知，包括气体、温度、风速、高度、速度、加速度、角度等数据的采集和处理。
任务规划、路径规划是指根据任务类型及区域情况，制定相应的飞行任务和路径规划；控制与导航是指根据前期计算出的控制量对飞行器进行控制和导航。
三、飞行器自主控制系统的设计1、飞行器自主控制系统的设计思路飞行器自主控制系统的设计必须充分考虑飞行器本身的特点和使用情况，根据传感器采集到的数据，对飞行器进行实时控制和导航。
总体设计思路是将自主控制系统分为数据采集、数据处理、规划、控制、导航等模块，通过各个模块的组合，实现自主控制系统的设计。
2、飞行器自主控制系统的设计流程飞行器自主控制系统的设计流程包括需求分析、系统设计、系统实现、系统测试等环节。
需求分析环节需要对飞行器的使用场景进行分析，制定飞行任务和规划路径，确定系统所需的传感器类型和数量；系统设计环节需要设计数据处理模块、任务规划模块、路径规划模块、控制模块和导航模块；系统实现环节需要根据设计方案进行系统搭建和编程实现；系统测试环节需要对飞行器自主控制系统进行实时测试和验证，确保系统功能的正确性和稳定性。
四、飞行器自主控制系统的发展趋势未来，飞行器自主控制系统的发展趋势将主要体现在以下几个方面：1、大数据技术在飞行器自主控制系统中的应用：随着大数据技术的不断发展，将对飞行器自主控制系统和传感器数据采集、分析和处理提供更加精确、实时和个性化的支撑。
飞行器自主控制技术研究与应用
飞行器自主控制技术研究与应用随着科技的不断发展，飞行器全自主控制技术的研究已经取得了很大的进展。
这些技术主要包括信息处理、自主导航、智能控制、自适应控制和人工智能技术等。
飞行器自主控制技术不仅仅能够提高飞行器的性能，更能够增强其安全性，使得飞行器在极端条件下，如恶劣的天气状况、飞行器损坏等情况下，仍能稳定飞行，为人类社会的安全保护作出了贡献。
一、信息处理技术飞行器自主控制技术的首要任务是获取信息。
信息处理技术的应用可以让飞行器快速获取准确的导航和卫星信息，以及辅助设备、仪器数据和信号信息等，从而准确地提供对飞行方向和当前位置的控制参考。
信息处理技术的重要性不言而喻，因为飞行器所接触到的环境信息多种多样，如：天空条件的变化、颠簸、风向等等，这些要素会对飞行器的控制造成很大的干扰，信息处理技术的应用将能够让飞行器及时获取到环境的变化，做出及时的反应和调整。
二、自主导航技术自主导航技术是飞行器自主控制技术中最关键的部分。
这项技术利用GPS技术和卫星通讯技术，让飞行器在没有人为干扰的情况下自主寻路，实现目的地的精确定位和导航。
自主导航技术的应用可以有效降低人为因素的干扰，减小飞行误差，从而提高航行精度和安全性。
自主导航技术的应用也使得飞行器可以在无人区域进行长时间的飞行任务，如无人机在海上侦察等任务。
三、智能控制技术智能控制技术是飞行器自主控制技术中的重要组成部分。
这种技术基于多种算法进行控制，可以实现对飞行器航向、姿态、速度、高度等参数的实时调整。
智能控制技术的应用可以更好地控制飞行器，使其在危险情况下及时采取自我保护措施，如避免撞击和降落等。
四、自适应控制技术自适应控制技术是飞行器自主控制技术中最重要的部分之一。
这种技术可以根据环境变化或者设备故障，自动调整飞行方案，实现自我修复，以保持稳定的飞行状态。
自适应控制技术的应用能够避免不必要的飞行事故，提高飞行器的可靠性。
五、人工智能技术人工智能技术也被广泛应用于飞行器自主控制技术中。
飞行器自主控制与导航技术研究
飞行器自主控制与导航技术研究一、引言飞行器自主控制与导航技术是航空航天领域的热点话题之一。
随着科技的迅速发展，自主控制与导航技术的研究和应用，为航空航天事业的发展提供了更加广阔的空间。
二、飞行器自主控制技术1. 飞行器自主控制系统概述飞行器自主控制系统是指无需外部干预，能够自主完成飞行过程的系统。
其关键在于自主控制算法和集成电路技术的应用。
2. 飞行器自主控制算法飞行器自主控制算法包括传统算法和基于人工智能的算法。
传统算法主要包括PID控制、模型预测控制等。
基于人工智能的算法则包括神经网络、遗传算法等。
3. 飞行器自主控制电路飞行器自主控制电路主要采用高速、低功耗的FPGA和DSP芯片作为控制核心，具有高度集成、低功耗、可靠性高的特点。
三、飞行器导航技术1. 飞行器导航系统概述飞行器导航系统是指通过各种传感器获取飞行器位置、速度、姿态等信息，并将这些信息与地面导航站提供的参考数据相结合，完成导航定位和控制的系统。
2. 高精度惯导系统高精度惯导系统是指通过在飞行器中安装高精度陀螺仪和加速度计等传感器，获取飞行器的加速度、角速度等信息，并结合地面导航站提供的参考数据，完成高精度导航定位。
3. GPS导航系统GPS导航系统是指通过卫星信号获取飞行器的位置、速度等信息，并结合惯导系统提供的数据，完成导航定位。
4. 机载激光导航系统机载激光导航系统是指通过激光测距仪获取飞行器与地面的距离，进而确定飞行器的位置和速度。
四、综合应用飞行器自主控制与导航技术的广泛应用，已经改变了许多传统飞行器的设计和应用。
例如，无人机的自主控制和导航技术的发展，已经广泛应用于农业、电力巡检、环境监测、物流配送等多个领域。
同时，航空航天领域中也出现了多种新型飞行器，例如，飞行汽车、无尾翼飞机、全电动飞机等，这些飞行器的设计和应用都离不开飞行器自主控制与导航技术的支持。
五、结论随着航空航天技术的发展，飞行器自主控制与导航技术的研究和应用也将得到更加广泛的推广和应用。
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论文框架
• • • • • 第一章 绪论 第二章 四旋翼飞行器硬件结构 第三章 四旋翼飞行器动力学模型 第四章 四旋翼飞行器控制算法研究 第五章 总结
动力学建模
• 研究四旋翼无人飞行器，首先要建立系统的动力学模型 。介绍四旋翼无人飞行器建模的基本方法，选取影响飞 行器运动的关键受力和力矩，根据物理定律建立飞行器 的动力学方程模型。 • 控制器的分析与设计需要将实际系统抽象成数学模型， 先在理论上针对模型研究与设计。用一组能够尽可能简 单、全面的表达、体现实际系统各项性能、参数、特点 的数学表达式来表达实际系统，建立模型。
算法设计
• 对四旋翼飞行器做控制仿真，可以验证飞 行器的模型的正确性和测试控制算法的可 靠性。飞行器的控制仿真采用 MATLAB/SIMULINK作为仿真工具。
• 控制算法： PI 、PID 、积分分离 PID
算法流程
积分分离 PID 控制 算法的程序流程图
采用偏航角度和位置作为输入 数据
PI算法
PI算法仿真结果
不加控制器时系统脉冲响应
加控制器时系统脉冲响应
ห้องสมุดไป่ตู้
PID算法
• 1）比例调节作用，对四旋翼无人飞行器进行飞行观测，比照惯性 坐标系，当出现角度偏差时，比例调节立即产生作用，将角度向着 零点运动，实现四旋翼无人飞行器的稳定飞行，比例系数大，可以 加快调节，减少误差，但是过大的比例，使四旋翼无人飞行器稳定 性下降 • 2）积分调节作用，是使四旋翼无人飞行器消除稳态误差，提高无 差度。即使有一个小的角度变化，通过长时间的积分作用都能够显 现出来，对四旋翼无人飞行器的姿态变化产生影响，积分时间常数 T，T越小，积分作用就越强。反之T大，则积分作用弱，积分调节 动态响应变慢，但实现无差姿态调节是必须的。 • 3）微分调节作用，反映四旋翼无人飞行器偏航角度偏差信号的变 化率，具有预见角度变化趋势，实现姿态的超前控制，在偏航角度 偏差还没有形成之前，实现对偏差的消除。因此，改善四旋翼无人 飞行器的动态性能。
积分分离PID算法仿真
• 积分分离 PID位移阶跃响应曲线仿真图
总结
• 通过对 PID 飞行控制算法进行 Matlab 仿真可 知，四旋翼无人飞行器在 PI、PID、积分分离 PID 控制算法下是可控的，通过仿真观察能够 基本达到稳定飞行的目的。 • 四旋翼无人飞行器能够自主的稳定飞行，在实 际检测系统中还是容易受到干扰，所以还是需 要必要的控制。再验证了控制算法的有效性。
PID算法仿真结果
• 角度阶跃响应曲线仿真图
• 位移阶跃响应曲线仿真图
积分分离PID算法
• 1）当被控量与设定值偏差较大时，取消积分作 用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调 量增大；当被控量接近给定值时，引入积分控制 ，以便消除静差，提高控制精度 • 2）当四旋翼无人飞行器偏航角度有较大偏差时 采用PD控制，使得飞行器快速到达给定值位置 ，当在给定值范围内时，采用PID控制可以有效 的消除四旋翼无人飞行器的偏航角度静差，实现 四旋翼无人飞行器的稳定飞行
• 1）比例调节作用，对四旋翼无人飞行器进行飞行观测 ，四旋翼无人飞行器能够抵抗外界的干扰力矩的作用， 只要手快速的尝试改变四旋翼无人飞行器的角度状态， 四旋翼无人飞行器就会产生一个抵抗力矩。
• 2）积分调节作用，对陀螺仪角速度的积分得到实际四 旋翼无人飞行器旋转的角度，如果四旋翼无人飞行器有 一个倾斜角度，那么四轴就会自己进行调整，直到四轴 的倾角为零，它所产生的抵抗力是与角度成正比的
飞行器自主控制技术研究
作 者： 导 师： 明德学院 自动化系 2014年6月
报告提纲
1.选题背景 2.完成工作 3.研究内容 4.论文框架 5.动力学建模 6.算法设计与仿真 7.总结
选题背景
• 随着自动控制技术和智能决策技术的不断发展，无人机凭 借其低成本，零伤亡，可重复使用和高机动等优点，成为 了当代战争的重要作战工具之一，有着不可替代的作用 • 旋翼式飞行器作为一种无人机，其起飞和降落所需空间较 少，在障碍物密集环境下的操控性较高，以及飞行器姿态 保持能力较强的优点，在民用和军事领域都有广泛的应用 前景 • 近年来对四旋翼飞行器的研究成果较多，融合了自动控制、 传感以及计算机科学等诸多技术，成为了未来无人机的主 要发展趋势，并成为目前重点的研究对象
完成工作
• 研究分析了四旋翼无人飞行器的产生和发展过程，国内外 研究现状以及其主要的特点，对相关关键技术进行阐述和 分析，指明了研究过程具有重要意义 • 分析了四旋翼飞行器的结构形式以及垂直运动、俯仰运动 等状态的工作原理 • 研究了四旋翼飞行器的飞行原理和实体模型基础上，做出 基于MATLAB/SIMULINK的仿真模型 • 通过Matlab中的Simulink模块，分别对PI控制算法、PID控 制算法和积分分离PID控制算法进行了仿真
四旋翼飞行器特点
• 四旋翼飞行器与普通旋翼飞行器相比，具有以下特点： 1）体积小，适合在多种地形使用，起飞、发射简单。并且 拥有较小重、有良好的隐蔽性能 2）低空飞行，机动性强，可进行360度定点转弯，能够执行 特种任务，飞行高度从几米到几百米，飞行速度从每秒几米 到几十米，能够适应复杂环境，能够对狭小地区探测，并提 供实时精确信息 3）机械组成简单，便于维护、拆卸，而且费用低
研究内容
• 对四旋翼无人飞行器进行力学分析，并对四旋翼的建模和控 制方法做了研究。在此基础上建立四旋翼飞行器的动力学模 型，并对飞行器进行力学分析 • 选取四旋翼无人飞行器在运动过程中的受力分析，完成对其 动力学模型的建立，并针对现有四旋翼无人飞行器结构，建 立机体坐标系，为四旋翼无人飞行器的飞行控制器的设计提 供了可靠的控制模型 • 研究基于PID控制理论的四旋翼飞行器的姿态控制算法，利用 建立的四旋翼飞行器的动力学模型，仿真验证算法的有效性