Drug delivery unmanned helicopter

本发明涉及一种无人直升机，具体地说是一种手动操控喷药和自动导航喷药相结合、施药精准度高的施药无人直升机，包括机头、机身、机翼、机尾、传动装置、动力装置、排气装置、喷洒装置、控制系统和云台，其中机身包括机身支架和起落架，动力装置安装在所述机身支架上，机身支架上方的机翼通过传动装置与所述动力装置相连，喷洒装置安装在机身的起落架上，控制系统设置于机头中，在机头下方设有带摄像机的云台，本发明通过摄像机实时采集反馈作物数据，并通过控制系统控制喷洒装置施药时间和快慢，从而实现施药准确，极大地提高了施药的效率和准确性

Drug-applying unmanned helicopter

本实用新型涉及一种无人直升机，具体地说是一种手动操控喷药和自动导航喷药相结合、施药精准度高的施药无人直升机，包括机头、机身、机翼、机尾、传动装置、动力装置、排气装置、喷洒装置、控制系统和云台，其中机身包括机身支架和起落架，动力装置安装在所述机身支架上，机身支架上方的机翼通过传动装置与所述动力装置相连，喷洒装置安装在机身的起落架上，控制系统设置于机头中，在机头下方设有带摄像机的云台，本实用新型通过摄像机实时采集反馈作物数据，并通过控制系统控制喷洒装置施药时间和快慢，从而实现施药准确，极大地提高了施药的效率和准确性

The Modeling and Control Method for a Hydraulic Ｒotorcraft Aerial Manipulator

在旋翼飞行机器人上加装机械臂而得到一种新的飞行机器人系统,扩展了旋翼飞行机器人的应用范围。本研究将小型液压机械臂系统应用到已有的旋翼飞行机器人上,通过分析无人机与机械臂的运动耦合,得到悬停模式下液压旋翼飞行机械臂系统的整体动力学模型;用LQR控制器控制机械臂完成平面内摆动动作;将机械臂运动对机器人本体的影响作为扰动进行考虑,并采用鲁棒控制器来稳定旋翼飞行机器人悬停时的位姿。通过仿真验证了本文所述模型结构与控制策略的有效性

空中搜索探测机器人研制

本研究面向灾后大范围信息获取及救援对飞行机器人的需求,着眼于具有自主行为能力的旋翼飞行机器人研发,已完成多项关键技术研发及实战演习.该项目拥有多项原始创新成果和核心专利,达到国际先进水平并填补多项国内空白,成为国内旋翼飞行机器人研发和产业应用的领跑者.2009年5月12日,&quot;空中搜索探测机器人研制&quot;项目取得阶段性成果:在纪念汶川地震的废墟搜救实战演习中,成功进行了自主起降、空中悬停、航迹飞行、超低空信息获取等科目的实战演练,国务院副总理回良玉、国务院秘书长马凯以及相关部委的领导同志全程观看演习并对该科研成果给予了高度评价,中央电视台&quot;新闻联播&quot;栏目对这次飞行演练进行了重点报道,联合演习的成功也标志着该研究开始进入示范应用阶段.本文在立足完成好项目合同规定指标的同时,积极尝试将旋翼飞行机器人应用领域向其他灾难救援及突发时间的应急相应拓展.2010年7月16日18时,大连新港发生输油管线爆炸,经与海事、中石油等相关部门协商,旋翼飞行机器人机于7月20日紧急赶赴大连相关海域,开展海面溢油监测及处置工作,是国内首次将旋翼飞行机器人应用到溢油应急处理工作中,在实际灾害应急工作中发挥了巨大的作用.当旋翼飞行机器人在海域上空飞行,满目的黑色油污,人们在这种环境下作业,生命和健康受到严重威胁.旋翼飞行机器人在研发人员的控制下,发挥了自身的优势,实施低空监测,传回第一手的数据资料,甚至夜间也能通过远红外图像监测污染海域,实现超低空定点喷洒除油剂,在海面上代替人类完成排险的艰巨任务.目前正在研发的旋翼飞行机器人先后完成了北京周边大气环境污染监测、南海海洋环境监测、地震救援空中搜索与救援载荷投放、本溪冰灾后输电线路的巡检、高原环境的飞行测试、大连新港输油管溢油监测、抚顺水毁输电线路的勘察、超高压直流输电线路走廊的勘测、精准定量的农药喷洒、长距离超视距巡航飞行、三机编队飞行及队形协调变换等先进飞行控制试验及工程应用演示验证工作.2013年该机器人参与了4.20声山地震救援,随国家救援队在震区中心完成了人员搜索排查工作,受到了国家救援队和中国地震局的高度评价.</p

Adaptive UKF and Its Application in Fault Tolerant Control of Rotorcraft Unmanned Aerial Vehicle

提出一种新颖的基于MIT规则的自适应Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)算法,用来进行参数以及状态的联合估计。针对旋翼飞行机器人执行器提出一种执行器健康因子(Actuator health coefficients,AHCs)的故障模型结构,应用自适应UKF对AHCs参数进行在线估计,将联合估计的状态以及故障参数引入基于模型的反馈线性化控制结构,组成完整的容错控制系统。提出的自适应UKF算法以及容错控制结构经过中科院沈阳自动化研究所ServoHeli-20旋翼无人智能平台数学模型进行仿真试验验证,效果良好

Active modeling based predictive control for varying yaw-heave coupling dynamics of fly-robot with rotor wings in full flight envelope

本文针对旋翼飞行机器人全包线机动飞行中的驱动器滞后以及动力学模型时变的问题,提出了应对不确定性动力学模型的基于模型差分析的增量平稳预测控制方法。该方法首先通过建立增量平稳预测过程模型来应对驱动器输出滞后与稳态模型以及系统工作点的不确定性,并提升控制系统鲁棒性。然后通过自适应集员滤波器在线估计系统瞬态动力学与名义模型的偏差来补偿全包线飞行中时变模型对于名义控制器跟踪性能的影响。最后,通过实际的飞行试验验证了此方法能够有效的解决全包线飞行中航向与垂向的驱动器滞后与动力学时变问题,并且可以实用于旋翼机器人航向与垂向的全包线自主飞行控制

Modeling and control for unmanned helicopter based aerial manipulator

Unmanned Helicopter based Aerial Manipulator (UH-AM) is a new conception of aerial robots with arms, which changes the traditional searching RUAVs into operating aerial robots. The same with traditional robotic arms, the end-effector&#39;s control accuracy is also important for precise operation in hovering mode, however, it cannot be achievable easily because of the relative disturbance between UH and AM. In this research, the overall dynamics model is firstly developed. Based on the proposed model, to compensate for the disturbance from relative dynamics with rotor system&#39;s control delay, a predictive controller is designed to eliminate the errors of position and attitude of the end-effector. Simulation results show its effectiveness in precise air-operation under inner/external disturbance

Small-sized depopulated helicopter independent flight control system

一种小型无人直升机自主飞行控制系统，包括机载控制系统，其中机 载计算机通过串口获取各传感器信号，且通过机载及地面无线以太网接入 点与地面计算机进行数据交换；机载计算机与数字信号处理器进行串行通 信，来控制无人直升机的舵机组；遥控信号接收机输出至数字信号处理器， 再通过串口与机载计算机相连，将自主控制信号与地面遥控信号累加，得 当前舵机控制信号；地面控制系统，其中地面计算机向机载计算机发送飞 行控制指令及接收飞行数据并记录；操作地面飞机遥控器、可通过无线射 频信号向机载遥控信号接收机发射手动遥控指令。本发明能提高小型无人 直升机的自主能力，增强系统的可靠性，扩展无人直升机的应用范围，在 超视距范围内完成给定任务

Fixed-time attitude control for rigid spacecraft with external disturbances

针对受干扰的航天器姿态稳定控制问题，给出一种基于固定时间概念的有限时间控制方法使姿态快速收敛到平衡点。已有的基于终端滑模的有限时间控制方法，其估计的收敛时间都依赖于系统状态的初值，而本文基于固定时间设计的滑模面和趋近律，不仅使系统具有更快的收敛速度，且在不知道状态初值的情况下亦可估算出系统状态到达滑模面的时间和在滑模面上滑动的时间。而当状态初值已知时，本文亦给出了更为精确收敛时间的估算方法。最后，将设计的固定时间控制器应用于航天器姿态稳定控制，仿真结果表明该控制器能有效抑制外部干扰，且对状态初值具有很强的鲁棒性

A MIT-based Nonlinear Adaptive Set-membership Filter for Ellipsoidal Estimation

用于非线性椭球估计的自适应扩展集员(Adaptive extended set-membership filter,AESMF)算法在实际应用中存在着过程噪声设定椭球与真实噪声椭球失配的问题,导致滤波器的估计出现偏差甚至发散.本文提出了一种基于MIT规则过程噪声椭球最优化的自适应扩展集员估计算法(MIT-AESMF),用于解决非线性系统时变状态和参数的联合估计和定界中过程噪声无法精确建模问题的新算法.本算法通过MIT优化规则,在线计算使一步预测偏差包络椭球最小化的过程噪声包络椭球,以此保证滤波器健康指标满足有效条件;最后,采用地面移动机器人状态和动力学参数联合估计验证了所提出方法的有效性