检索结果-内蒙古大学图书馆

电光与控制 2020年第12期27卷 95-100页

作者：丁力虞青刘凯磊刘晨郑欣江苏理工学院机械工程学院江苏常州213001 江苏优埃唯智能科技有限公司江苏常州213001 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232002

面向空中作业时的大续航需求,系留式无人机是将旋翼飞行器与地面系泊单元相结合所提出的新型飞行器。实际作业中,系留缆绳的收放会引起无人机动力学性能变化,进而影响其轨迹跟踪控制;同时,由系统未建模特性与阵风干扰组成的集总干扰也... 详细信息

面向空中作业时的大续航需求,系留式无人机是将旋翼飞行器与地面系泊单元相结合所提出的新型飞行器。实际作业中,系留缆绳的收放会引起无人机动力学性能变化,进而影响其轨迹跟踪控制;同时,由系统未建模特性与阵风干扰组成的集总干扰也将影响轨迹跟踪控制效果。针对上述问题,提出了一种基于扰动观测器的自适应滑模鲁棒控制算法。首先,引入悬链线理论描述系留缆绳的拉力变化,采用牛顿-欧拉方程建立整个系统的动力学模型。其次,在Lyapunov定理的框架下,利用扰动观测器来估计与补偿集总干扰,设计自适应滑模控制律来保证系统跟踪误差收敛。最后,通过仿真算例和试验分析,验证了本文控制策略的有效性,结果表明:所提控制算法比终端滑模控制算法具有更高的轨迹跟踪精度,能够帮助系留式无人机跟踪复杂轨迹。

关键词：系留式无人机轨迹跟踪控制扰动观测器自适应滑模控制集总干扰

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系留式无人机中继通信系统在地震应急现场的应用试验研究

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震灾防御技术 2018年第3期13卷 718-726页

作者：徐秀杰贾荣光杨玉永娄世平董翔胡鹏李永强山东省地震局济南250014 云南省地震局昆明650041

在地震现场应急通信中,为满足无线图传系统等通信设备在复杂地形进行大范围和远距离通信作业的需求,提出利用系留式无人机中继通信系统保障无线电(超短波)的远距离传输。目前,对该系统的研究还处于理论分析和试验阶段,尚未在地震应急中... 详细信息

在地震现场应急通信中,为满足无线图传系统等通信设备在复杂地形进行大范围和远距离通信作业的需求,提出利用系留式无人机中继通信系统保障无线电(超短波)的远距离传输。目前,对该系统的研究还处于理论分析和试验阶段,尚未在地震应急中得到大范围的推广应用。本研究利用多次试验的数据,分析验证系留式无人机供电系统的可行性及实用性,定量计算中继通信系统的升空效益,并形成一套完整的、可操作性强的系统实施方案。在城区、郊区以及起伏较低的山地、丘陵等地区,实现了移动图传系统在距离通信车5—10km范围内稳定、实时、快速的数据传输。

关键词：地震现场应急系留式无人机中继通信无线图传升空效益

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基于系留式无人机的空地协同建图方法研究

基于系留式无人机的空地协同建图方法研究

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作者：李箫西南科技大学

学位级别：硕士

课题针对核应急处置任务对辐射环境感知与探测的需求,以系留式无人机与无人车组成的空地异构机器人系统为研究对象,无人机具有大范围环境感知的优势,但有效载荷小、续航时间短;无人车感知视野窄且机动能力弱,但具有大载荷与强续航的优势... 详细信息

课题针对核应急处置任务对辐射环境感知与探测的需求,以系留式无人机与无人车组成的空地异构机器人系统为研究对象,无人机具有大范围环境感知的优势,但有效载荷小、续航时间短;无人车感知视野窄且机动能力弱,但具有大载荷与强续航的优势;两者优势互补,协同完成核机器人作业过程中完备环境感知与自主运动规划任务。课题以异构机器人系统的相对位姿估计、协同控制与协同建图为研究出发点,具体内容如下:(1)针对GPS拒止环境下空地异构机器人采用单一传感器进行相对定位误差大等问题,课题提出了April Tag目标定位与线缆位置解算定位相结合的方法。系留式无人机通过April Tag目标定位方法对带标签的地面无人车进行精确定位。为了解决标签超出相机视野而导致定位失败的问题,研究了基于距离-方位角-俯仰角的系留式无人机线缆定位模型,解算出无人机在无人车坐标系下的位置。进一步,设计了基于视觉失效检测与时间置信度加权策略的视觉与线缆融合定位算法,提高了系留式无人机定位无人车的精度与鲁棒性。实验结果表明,所提方法中无人车与系留式无人机相对位置的RMSE为0.064m,而April Tag目标定位为0.099m、线缆定位为0.107m。(2)针对系留式无人机飞行过程中存在线缆拉力对自身干扰的问题,建立了基于牛顿-欧拉方程的系留式无人机运动学与动力学模型,分析了线缆拉力对系留式无人机位置与姿态稳定性的影响,结合ADRC与PID控制技术设计了系留式无人机与无人车位姿协同控制器。在姿态控制器中引入ESO与NLSEFCL实时估计并消除线缆拉力对系留式无人机的干扰,实现系留式无人机跟随无人车的稳定控制。实验结果表明,与串级PID控制器相比,在系留式无人机跟随无人车过程中航向调节时间增加4.44%的情况下,本文所设计的控制器控制无人机沿X、Y轴的调节时间分别减小26.48%与32.40%,沿X、Y轴及偏航角的最大跟随误差分别降低68.61%、80.12%、14.29%。(3)针对单机器人感知能力弱、构建的环境地图信息不完备等问题,提出了一种局部3D点云高度分层匹配建图算法。算法依据空地异构机器人的结构尺寸与运动空间特征将空、地局部点云地图转换为分层高度图,并基于3D-NDT原理匹配空、地分层高度图,解决原始点云地图占用存储空间大及空、地地图匹配计算量大等问题。实验结果表明,本文所提算法与基于3D-NDT原理匹配原始点云地图相比,在匹配精度降低6.82%的情况下,匹配速度提升98.81%,点云数量减小85.94%。最后,通过系统性实验验证了本文提出的系留式无人机与无人车协同算法的有效性,为机器人在核辐射环境下自主运动规划奠定基础。

关键词：系留式无人机无人车相对定位协同控制协同建图

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基于反步滑模法的系留式无人机轨迹跟踪控制研究

基于反步滑模法的系留式无人机轨迹跟踪控制研究

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作者：蔡宇中南林业科技大学

学位级别：硕士

系留式多旋翼无人机系统是无人机在工程应用领域中的特殊种类,其主要用于环境监测、边界侦查、火灾防控、电能传输线路监测等。该系统通过线缆将地面移动载车平台上产生的电能供给无人机使用,解决了传统多旋翼无人机续航时间短的弊端,... 详细信息

系留式多旋翼无人机系统是无人机在工程应用领域中的特殊种类,其主要用于环境监测、边界侦查、火灾防控、电能传输线路监测等。该系统通过线缆将地面移动载车平台上产生的电能供给无人机使用,解决了传统多旋翼无人机续航时间短的弊端,拓宽了无人机的使用场景。然而该种类无人机国内的研究成果较少,且研究人员将研究重点主要集中在装置结构上的改进,对系留线缆的受力情况,无人机的抗干扰能力等方面研究较少。由于机动状态下无人机还需对地面平台实现跟踪,目前也很少涉及将系留式无人机运用于跟踪的研究。本文从动力学模型和轨迹跟踪两个方面对系留式无人机平台进行了设计与分析,通过使用微元法,对系留线缆受力情况进行分析,构建系留式无人机动力学模型。针对系留无人机系统在受到未知扰动的影响下,存在抗干扰能力弱、控制精度不高的问题,本文采用反步滑模法对无人机控制器进行设计,使系留式无人机系统能够较精确地实现对预设轨迹的跟踪飞行。本研究的主要研究工作如下:1)本系统通过使用基于VICOR模块设计的机上电源模块、电源转换装置、发电机等设备,实现由地面向无人机供电,然后对地面移动平台以及机上部分的各零部件进行优选,参数计算,完成系留无人机平台的总体设计,最后通过悬停控制飞行实验,证明系统可实现稳定运行。2)在无人机受到系留线缆的影响下,本文使用横流原理对线缆的微元段进行分析,求出线缆受到风阻影响时的阻力大小,然后使用微元法对绳上张力进行分析,解出线缆对无人机造成的拉力大小,然后在普通四旋翼无人机的动力学模型基础上,将系留无人机受到的线缆作用力考虑进来,对模型加以改进,从而构建出系留式无人机动力学模型。3)针对多旋翼无人机非线性、耦合性强等特点,使用反步滑模法设计控制器,并与经典的反步控制方法进行对预设轨迹的跟踪控制仿真对比分析,最终结果表明,该方法可以在更短的时间内到目标位置,跟踪效率更高,且超调量更小。综上所述,本文所搭建的系留式无人机平台基本能满足试验要求,且该平台使用的跟踪方法具有一定的优越性,可为后续系留无人机的研究提供一定的参考。

关键词：动力学模型轨迹跟踪反步滑模算法系留式无人机

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系留式无人机载通信系统

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通讯世界（下半月） 2016年第7期 53-54页

作者：刘磊李景峰王烁中国电子科技集团公司第三十八研究所 230088

基于TD-LTE体制,提出了一种系留式无人机载通信系统设计方案。与卫星通信系统相比,投资成本较少,灵活性较强,非常适合用于抢险救灾,反恐防暴以及大型活动的通信保障等场合。

关键词：系留式无人机 TD-LTE 应急通信

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基于参数整定的系留式无人机自抗扰控制器设计

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西南科技大学学报 2024年第4期39卷 100-109页

作者：周崭陈志刚李箫宿浩翔西南科技大学信息工程学院四川绵阳621010 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所四川绵阳621000

针对空地异构机器人中系留式无人机遭受线缆干扰的情况,设计了一种基于粒子群优化算法的参数自适应整定方法的自抗扰控制器。建立了系留式无人机的运动学和动力学模型,并针对线缆干扰设计了自抗扰姿态控制器;利用时间绝对误差积分性能... 详细信息

针对空地异构机器人中系留式无人机遭受线缆干扰的情况,设计了一种基于粒子群优化算法的参数自适应整定方法的自抗扰控制器。建立了系留式无人机的运动学和动力学模型,并针对线缆干扰设计了自抗扰姿态控制器;利用时间绝对误差积分性能指标作为粒子群算法的优化目标和适应度函数,经过粒子群算法的优化得到参数值,并将其应用于姿态控制器;与传统PID姿态控制器和基于非线性扰动观测器的PID姿态控制器以及手动调参的自抗扰控制器进行了控制效果对比。结果显示通过粒子群优化算法整定参数的自抗扰控制器的抗干扰能力相对其他控制器超调更小,受到线缆干扰时抖动更小,系留式无人机在该控制器下能够平稳地跟踪无人车的轨迹。

关键词：系留式无人机自抗扰姿态控制器粒子群优化算法参数整定

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创新手段实现空天地联合的新一代应急通信系统提升应急保障能力

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江苏通信 2025年第1期41卷 34-37,101页

作者：曹兆成董强濮阳庞维陵曾华李新祥沈俊中国电信股份有限公司江苏分公司中国电信股份有限公司连云港分公司中国电信股份有限公司苏州分公司

利用无人机(天)、千兆非视距微波传输系统(地)资源,实现空天地联合的新一代应急通信系统。打通高通量卫星传输链路,通过将Ka高通量卫星与LTE基站相融合快速恢复受灾现场4G网络。创新性地将系留式无人机与传统地面MESH网络相结合,通过无... 详细信息

利用无人机(天)、千兆非视距微波传输系统(地)资源,实现空天地联合的新一代应急通信系统。打通高通量卫星传输链路,通过将Ka高通量卫星与LTE基站相融合快速恢复受灾现场4G网络。创新性地将系留式无人机与传统地面MESH网络相结合,通过无人机搭载MESH中继设备,快速搭建远距离无线通信网络,极大提升远端MESH单兵设备与近端MESH基站设备间的通信距离。通过非视距微波传输技术,实现遮挡严重场景4/5G站点应急开通。

关键词：空地一体 Ka高通量卫星 MESH自组网系留式无人机非视距微波

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应急场景下无人机基站自组网的高效部署方案

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信息与电脑 2020年第14期32卷 196-197页

作者：周奎翰赵国张瑞上海邮电设计咨询研究院有限公司上海200092 上海中兴软件有限责任公司上海201203 中国联合网络通信有限公司焦作市分公司河南焦作454002

在突发事件尤其是大规模自然灾害发生时,地面基站通信系统可能遭受重创,不仅无法满足基本通信功能,更缺乏救援任务灵活性和弹性要求。针对上述场景的一个有效解决方案是装备有基站的低空无人机快速组网,从而实现通信链路的恢复与交互。... 详细信息

在突发事件尤其是大规模自然灾害发生时,地面基站通信系统可能遭受重创,不仅无法满足基本通信功能,更缺乏救援任务灵活性和弹性要求。针对上述场景的一个有效解决方案是装备有基站的低空无人机快速组网,从而实现通信链路的恢复与交互。其中,高效的组网方案及完善的回传机制是应急通信覆盖能力及可靠性的重要保障。

关键词：应急通信系留式无人机微波射频通信自由空间光通信

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