四旋翼植保无人机的研究与设计

发布时间：2020-05-09 02:15

【摘要】：四旋翼作为微型飞行器,具有体积小、重量轻、灵活机动等特点,目前已在农业、军事、商业等众多领域获得广泛应用。在农业方面,传统的植保方式效率低下,农药喷洒方式老旧,已经无法满足现代化发展需求。目前我国植保无人机技术处于起步阶段,为研究一种可靠性高,稳定灵活的四旋翼植保无人机,本文针对以下问题进行设计。首先,针对四旋翼飞控稳定性问题进行了水平姿态控制算法的研究。四旋翼飞行器是一个多变量、欠驱动,对环境变化敏感的复杂系统,使精确控制飞行器的姿态更不容易。为此本文设计了双闭环串级PID姿态控制算法,以增强系统的稳定性和动态特性。其次,针对低成本微机电系统易产生发散漂移的问题进行研究。在四旋翼进行姿态解算的过程中,角度数据是陀螺仪测得的角速度经过积分得到的,但随着时间的累计,积分会产生累计误差。同时加速度计由于自身灵敏度较高,测量值容易混入振动等高频噪声,使得解算的飞行器姿态误差较大。为此本文设计了基于互补滤波的姿态解算和基于卡尔曼滤波的带延时修正的高度解算方法,以提高飞行器姿态解算精度,增强机体的可靠性。最后,由于无人机喷洒农药时必须保持一定的高度,在农药质量不断变化的扰动下,如何准确地实现定高飞行是必须解决的问题。为此提出了基于线性自抗扰的高度环控制结构,使得扰动抑制能力更明显,响应速度更快,稳定性更高。论文对上述研究进行了仿真分析,并在F330四旋翼实验平台上进行了测试。结果表明,以上方法能有效提高植保四旋翼的动态性能,使得控制精度更高,抗扰动能力更强。
【图文】：

Yamaha植保无人机“R-50”

极飞P20植保无人机（XPlanet）
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V279

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈静;;合法、安全飞行是无人机行业发展的根本[J];机器人产业;2019年04期

2 金伟;尚勇;;中国无人机安全监管[J];科技导报;2019年14期

3 李梦玮;;无人机产品质量提升研究与案例分析[J];机器人产业;2019年04期

4 李富良;李元元;黄杰;黄植兵;;美陆军无人机训练研究[J];国防科技;2019年03期

5 徐宏庆;;无人机应用技术专业建设的探索[J];正德职业技术学院学报;2018年02期

6 潘泉;康童娜;吕洋;赵春晖;胡劲文;;无人机感知规避技术发展与挑战[J];无人系统技术;2018年04期

7 杜恒;;基于足球比赛路径规划的农用无人机定位和导航研究[J];农机化研究;2019年10期

8 问延安;蒋倩;;智慧监管:民用无人机企业监管的路径选择[J];长沙航空职业技术学院学报;2018年04期

9 张军国;闫浩;胡春鹤;李婷婷;于明;;无人机在林业中的应用及前景展望[J];林业工程学报;2019年01期

10 刘逸宸;;无人机系统信息传输技术分析[J];科技资讯;2018年32期

相关会议论文 前10条

1 魏春燕;刘国梁;王建勇;;基于无人机地面站的自主健康管理技术研究[A];“测试性与智能测控技术”——2018年中国航空测控技术专刊[C];2018年

2 陈昕;陈平;;无人机空管保障需求研究[A];第一届空中交通管理系统技术学术年会论文集[C];2018年

3 朱菲菲;吕超凡;;无人机空管领域面临问题及应对策略研究[A];第一届空中交通管理系统技术学术年会论文集[C];2018年

4 黄兆麒;关万隆;李嘉伟;;无人机在边境管控中的应用研究[A];2017年（第三届）中国航空科学技术大会论文集（下册）[C];2017年

5 王志广;张春元;康东轩;;中继式无人机自组网方案设计[A];OSEC首届兵器工程大会论文集[C];2017年

6 杨光;王振宇;;无人机用活塞发动机质量与可靠性标准规范[A];质量管理体系评估最佳实践论文集[C];2017年

7 朱德铭;蔚文杰;;推进无人机装备保障科学发展的思考[A];航空装备维修技术及应用研讨会论文集[C];2015年

8 颜春艳;勉力财;张九民;;无人机系统用户技术资料体系研究[A];航空装备维修技术及应用研讨会论文集[C];2015年

9 王振宇;;航母无人机系统技术发展研究[A];航空装备维修技术及应用研讨会论文集[C];2015年

10 ;前言[A];2014（第五届）中国无人机大会论文集[C];2014年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 姚天宇;中国无人机将成世界市场“捕食者”[N];中国航天报;2016年

2 本报记者 石建芬 通讯员 唐仲松 许红;做管道全生命周期的“守护神”[N];中国石化报;2019年

3 刘凡渝;无人机市场应用前景广阔[N];中国工业报;2019年

4 本报记者 范杰 通讯员 陈瑞花;华科尔无人机善于在“智能”上做文章[N];中国产经新闻;2019年

5 连欣;中国联通全自主研发实现5G网联无人机跨域协作[N];人民邮电;2019年

6 记者 张文弟;新区智能无人机企业获近亿元融资[N];滨海时报;2019年

7 李大光　李晨;追赶世界一流的中国无人机[N];中国青年报;2011年

8 王月;力量,在党旗下凝聚[N];科学时报;2011年

9 蜀农;无人机凭什么推动海战变革[N];中国国防报;2019年

10 介冲;无人机系统在城市作战中的应用[N];中国航空报;2019年

相关博士学位论文 前10条

1 薛武;无人机影像定位优化技术研究[D];战略支援部队信息工程大学;2017年

2 孟凡琨;无人机目标跟踪与避障研究[D];长安大学;2018年

3 王勋;基于拟态物理学的无人机编队控制与重构方法研究[D];国防科学技术大学;2016年

4 徐淑芳;基于连通性的无人作战网络关键技术研究[D];南京航空航天大学;2017年

5 匡敏驰;尾座式推力矢量无人机飞行控制方法研究[D];清华大学;2017年

6 纪晓婷;基于概率模型检验的无人机不确定决策理论与方法研究[D];国防科学技术大学;2016年

7 邓海强;翼身融合布局无人机总体多学科设计优化研究[D];南京航空航天大学;2017年

8 吕迅z，

本文编号：2655431