一种基于矢量推力的六自由度运动全解耦控制微小型无人机结构

    公开(公告)号:CN111891353B

    公开(公告)日:2023-04-18

    申请号:CN202010579496.8

    申请日:2020-06-23

    发明人: 魏彤 高航

    IPC分类号: B64U10/13 B64U20/70 B64C39/02

    摘要: 一种基于矢量推力的六自由度运动全解耦微小型无人机结构,由机身、三个二自由度框架和三个共轴旋翼三部分构成。机身采用气动外形,沿机身纵向飞行时可提供气动升力。通过调整共轴旋翼的转速,以及通过二自由度框架调整共轴旋翼的二自由度倾角,可以实现无人机任意自由度的飞行。本发明通过引入二自由度可倾转共轴旋翼,能实现无人机六自由度运动的全解耦控制,完成精准起降、无偏摆侧飞、万向飞行、高精度抗扰等,结合气动外形,还能进一步提高飞行速度、载荷能力与续航时间,尤其适用于高机动平台搭载微小型无人机,为在工业和军事等空地协同领域的应用提供了重要基础。

    一种基于机器学习识别与图像分割的盲道识别定位算法

    公开(公告)号:CN109726681A

    公开(公告)日:2019-05-07

    申请号:CN201811632666.3

    申请日:2018-12-29

    发明人: 魏彤 周银鹤

    摘要: 一种基于机器学习识别与图像分割的盲道图像定位算法,首先通过双目摄像头采集道路图片进行盲道检测,利用双目视觉得到的三维信息对采集到的图像进行处理,把倾斜视角下的道路图像转换为鸟瞰视角图像,消除射影变换带来的盲道失真;进而使用变换后的图像作为训练的正负样本,通过LBP算子提取样本图像纹理特征向量,利用Adaboost算法离线训练盲道识别分类器,用分类器在线识别盲道区域;最后对识别结果进行形态学操作,利用标记分水岭算法精确分割盲道区域,通过canny算子与霍夫变换确定盲道区域边界线,并定位盲道中心线。本发明通过盲道独特的纹理特征识别盲道,能够同时识别不同颜色的盲道,满足了视觉导盲仪中盲道定位功能的实际应用需求。

    一种基于预瞄跟踪的盲人行走闭环诱导控制方法

    公开(公告)号:CN105147505B

    公开(公告)日:2018-03-27

    申请号:CN201510571640.2

    申请日:2015-09-09

    IPC分类号: A61H3/06

    摘要: 一种基于预瞄跟踪的盲人行走闭环诱导控制方法,在盲人行走过程中不断获取盲人当前位置和行走方向角,按预瞄半径在给定路径中搜索预瞄点作为跟踪目标,并以当前位置到预瞄点的连线作为预瞄方向,计算盲人行走方向角关于预瞄方向角的偏差,根据控制律计算和输出行走方向角控制量,控制盲人调整行走方向,实现盲人行走趋于给定路径的诱导控制。本发明引入预瞄跟踪机制,对盲人的行走方向角进行连续检测和控制,实现对盲人行走的闭环连续诱导,提高盲人行走趋于给定路径的准确性,有利于提高导盲算法的安全性和可靠性,更适于推广应用。

    一种设计磁悬浮转子自平衡系统自适应滤波器稳定性参数的方法

    公开(公告)号:CN104950919A

    公开(公告)日:2015-09-30

    申请号:CN201510337074.9

    申请日:2015-06-17

    IPC分类号: G05D3/12 H03H21/00

    摘要: 一种设计磁悬浮转子自平衡系统自适应滤波器稳定性参数的方法,建立具有陀螺效应的磁悬浮转子自平衡系统径向转动动力学微分方程模型,通过复数变换将实系数双变量陀螺耦合系统变换为复系数单变量等效系统,计算复系数单变量等效系统的闭环传递函数,确定满足自平衡系统稳定的根轨迹在虚轴临界稳定点的起始角范围,求取自适应滤波器的稳定性参数交集,最终确定自适应滤波器的稳定性参数,实现在实时估计并跟踪转子转速以提高自平衡精度的同时,保证了具有陀螺效应的磁悬浮转子自平衡系统在全转速范围内的稳定性。本发明相对其他方法简便易行,特别适用于实际的磁悬浮转子系统。

    一种基于位移刚度力超前补偿的自动平衡磁悬浮转子系统

    公开(公告)号:CN102707626A

    公开(公告)日:2012-10-03

    申请号:CN201210213745.7

    申请日:2012-06-25

    IPC分类号: G05B13/04 G05D17/02

    摘要: 一种基于位移刚度力超前补偿的自动平衡磁悬浮转子系统,包括自动平衡模块、稳定控制器、磁轴承功放、电磁铁-转子和位移传感器。其中自动平衡模块包括广义陷波器和超前补偿器,广义陷波器提取转子位移信号中的不平衡信息,超前补偿器对同频位移刚度力进行超前前馈补偿。本发明在磁悬浮转子稳定控制的基础上,引入自动平衡控制,基于磁轴承功放的频率特性构造功放的简化逆模型,消除了功放的低通特性对位移刚度力补偿精度的影响,大幅降低了同频轴承力,显著提高了磁悬浮转子的自动平衡精度。本发明简便易行,特别适用于实际的磁悬浮转子系统。

    一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺控制系统

    公开(公告)号:CN100559315C

    公开(公告)日:2009-11-11

    申请号:CN200810104680.6

    申请日:2008-04-22

    IPC分类号: G05D1/08 B64G1/24 B64G1/28

    摘要: 一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope-CMG)控制系统,包括双框架磁悬浮控制力矩陀螺本体、磁悬浮转子控制单元、内框控制单元、外框控制单元和复合补偿控制单元,复合补偿控制单元又包括前馈补偿器和反馈补偿器,前馈补偿器对转子的惯性耦合扰动力矩和内、外框架的惯性力矩进行前馈补偿,反馈补偿器对陀螺效应扰动力矩影响进行反馈补偿,二者的输出与磁悬浮转子控制单元及内、外框控制单元的输出分别求和作为总控制量,在补偿动框架效应的基础上实现对双框架磁悬浮CMG的稳定控制。本发明通过补偿磁轴承和框架电机输出力矩用于抵消内、外框转动引起的耦合扰动力矩,消除了磁悬浮转子动框架位移,提高了框架和整个双框架磁悬浮CMG的响应速度和精度。

    双框架磁悬浮控制力矩陀螺

    公开(公告)号:CN100538270C

    公开(公告)日:2009-09-09

    申请号:CN200710304236.4

    申请日:2007-12-26

    IPC分类号: G01C19/00 G01C19/24 B64G1/28

    摘要: 双框架磁悬浮控制力矩陀螺主要由飞轮、内框架和外框架系统组成,飞轮处于双框架磁悬浮控制力矩陀螺的中部,飞轮主要由转轴、径向混合磁轴承、轴向磁轴承、径向位移传感器、轴向位移传感器、高速电机和陀螺房组成;内框架和外框架系统主要由框架、机械轴承、力矩电机、减速器、角位置传感器、导电滑环及控制系统组成;内框架系统通过减速器与陀螺房一端的轴孔相连,导电滑环和角位置传感器与陀螺房另一端的轴孔相连;外框架系统通过减速器与内框架一端的轴孔相连,导电滑环和角位置传感器与内框架另一端的轴孔相连。本发明通过混合磁轴承减小了系统的噪声、体积和重量,消除了轴承摩擦力,从而提高了控制力矩陀螺的寿命和控制精度。

    一种基于干扰观测器的高精度磁轴承轴向控制方法

    公开(公告)号:CN101488031A

    公开(公告)日:2009-07-22

    申请号:CN200910077755.0

    申请日:2009-02-16

    IPC分类号: G05D3/20 F16C32/04

    摘要: 一种基于干扰观测器的高精度磁轴承轴向控制方法,该方法主要由控制器和干扰观测器两部分组成,干扰观测器包括Q滤波器、有理化广义对象逆QGn-1部分,控制系统中控制器根据位移偏差计算得到基本控制量,形成位置闭环控制系统,干扰观测器观测得到的干扰估计值,负反馈到基本控制量中补偿外界扰动,最后形成的电流控制量驱动功放实现磁轴承高精度悬浮。本发明将外部干扰及对象参数变化造成的差异,都等效到控制输入端,在控制量中引入等量的补偿,实现干扰抑制。本发明针对外部未建模、未知的扰动,可以进行在线观测和有效抑制,提高了悬浮的控制精度,有利于系统的稳定性。

    一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺控制系统

    公开(公告)号:CN101301934A

    公开(公告)日:2008-11-12

    申请号:CN200810104680.6

    申请日:2008-04-22

    IPC分类号: B64G1/24 B64G1/28

    摘要: 一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope-CMG)控制系统,包括双框架磁悬浮控制力矩陀螺本体、磁悬浮转子控制单元、内框控制单元、外框控制单元和复合补偿控制单元,复合补偿控制单元又包括前馈补偿器和反馈补偿器,前馈补偿器对转子的惯性耦合扰动力矩和内、外框架的惯性力矩进行前馈补偿,反馈补偿器对陀螺效应扰动力矩影响进行反馈补偿,二者的输出与磁悬浮转子控制单元及内、外框控制单元的输出分别求和作为总控制量,在补偿动框架效应的基础上实现对双框架磁悬浮CMG的稳定控制。本发明通过补偿磁轴承和框架电机输出力矩用于抵消内、外框转动引起的耦合扰动力矩,消除了磁悬浮转子动框架位移,提高了框架和整个双框架磁悬浮CMG的响应速度和精度。

    一种设计磁悬浮扁平高速转子系统陷波器参数的方法

    公开(公告)号:CN101247097A

    公开(公告)日:2008-08-20

    申请号:CN200810101247.7

    申请日:2008-03-03

    IPC分类号: H02N15/00

    摘要: 一种设计磁悬浮扁平高速转子系统陷波器参数的方法,将磁悬浮扁平高速转子系统考虑一阶弹性模态的动力学模型转化为复系数单变量开环传递函数,绘制不同转速时复系数开环传递函数的双频Bode图,计算各转速下弹性模态的相角裕度,根据相角裕度曲线设计弹性自激振动抑制用陷波器的串连级数、中心频率和极点阻尼。本发明基于双频Bode图,提出具有强陀螺效应的磁悬浮扁平高速转子系统抑制一阶弹性自激振动用的陷波器参数设计方法,相对通常的多变量系统设计方法如状态空间分析方法等,不仅具有良好的直观性和鲁棒性,而且可以极小化陷波器对章动稳定性的影响,因而更适合应用于姿控储能飞轮、磁悬浮反作用轮、磁悬浮控制力矩陀螺等实际的磁悬浮高速转子系统中。