复合翼无人机高效发电系统的设计

1

作者 遆政宪 付尧明 +2 位作者 杨国龙 甘元涛 唐靖昆 《自动化应用》 2024年第1期101-105,109,共6页

为提升复合翼无人机的机动作战能力和扩大侦察范围,提出针对50 kg级复合翼无人机6 kW发电系统的设计方案,选型电气系统拓扑结构,实现电机起发一体;利用电机电磁理论计算确定永磁同步发电机的电枢设计参数,研究发动机的性能特性,结合电... 为提升复合翼无人机的机动作战能力和扩大侦察范围,提出针对50 kg级复合翼无人机6 kW发电系统的设计方案,选型电气系统拓扑结构,实现电机起发一体;利用电机电磁理论计算确定永磁同步发电机的电枢设计参数,研究发动机的性能特性,结合电磁场计算模型和有限元仿真确定绕组形式,使发电机输出额定电功与发动机峰值工况转速匹配。发电机样机经地面台架测试,可实现起动发电一体,并可持续输出6 k W以上的额定电功率。发电系统为复合翼无人机建立了高效的能量流动关系,其能量密度高于锂聚合物电池15.4%,具有较好的机电匹配效果。 展开更多

关键词 复合翼无人机 永磁同步发电机 机电匹配 能量密度

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基于改进型自抗扰控制的复合翼无人机旋翼控制系统设计与试验

2

作者 李世超 王富贵 +2 位作者 汪善武 常天星 魏雅川 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期68-79,共12页

针对多旋翼无人机在飞行过程中容易受到各种外部扰动的影响,以复合翼无人机的旋翼控制系统为研究对象,设计了一种自抗扰控制系统。首先,建立了多旋翼无人机系统运动学模型和动力学模型;其次,对自抗扰控制算法的特点展开研究,结合无人机... 针对多旋翼无人机在飞行过程中容易受到各种外部扰动的影响,以复合翼无人机的旋翼控制系统为研究对象,设计了一种自抗扰控制系统。首先,建立了多旋翼无人机系统运动学模型和动力学模型;其次,对自抗扰控制算法的特点展开研究,结合无人机模型分别设计了位置和姿态控制器。并改进了扩张状态观测器,引入了更精确的动力学模型,提升了扰动观测速度和估计精度,同时,降低了扩张状态观测器的阶数,提升了控制器调参简易性;再次,依据六自由度力和力矩的平衡方程,对本文研究对象搭建了控制分配模型。最终,采用Matlab/Simulink完成仿真模型设计和参数调节,对控制目标分别加入了内部重力扰动和外部风力扰动,仿真结果表明本文设计的控制器不仅可以很好地估计出系统内外扰动并进行补偿,而且具有极强的抗干扰性,可以保证无人机从初始点快速且平稳到达目标位置,并保持稳定悬停,姿态控制稳态误差在0.05°以内。 展开更多

关键词 复合翼无人机 旋翼控制系统 自抗扰控制 跟踪微分器 扩张状态观测器

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复合翼无人机不同传感器探测大气温湿度对比 被引量：3

3

作者 常越 陈洪滨 +5 位作者 施红蓉 黄晓松 朱伟锋 朱彦良 王普才 刘洁 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期78-90,共13页

无人机为大气探测的重要平台,为克服固定翼起飞降落条件要求高和旋翼机飞行航时短的问题,中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测实验室自主研制了一款新型复合翼无人机。为检验其在近地面探测大气温湿度的能力,于2020年7月28... 无人机为大气探测的重要平台,为克服固定翼起飞降落条件要求高和旋翼机飞行航时短的问题,中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测实验室自主研制了一款新型复合翼无人机。为检验其在近地面探测大气温湿度的能力,于2020年7月28日—8月6日及2021年8月1—6日,在内蒙古自治区正镶白旗无人机综合验证基地开展了两期无人机搭载不同传感器探测温湿度的比对试验。结果显示:机载自动站与GPS探空仪所测温度绝对偏差为2.00℃~2.35℃,系统偏差可订正;两者所测相对湿度绝对偏差为4.28%;2021年搭载维萨拉温湿探头,测量对比表明维萨拉温湿探头与GPS探空仪测量结果一致性较好,机载自动站与两者差异较大。飞行探测试验表明:长航时复合翼无人机在近地面大气层探空方面机动性强,与常规旋翼无人机相比,可获取更大垂直与水平范围的气象要素信息。 展开更多

关键词 复合翼无人机 机载自动站 GPS探空仪 维萨拉温湿探头

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复合翼无人机混合动力系统能量管理策略设计

4

作者 朱新宇 代明潇 +3 位作者 彭旭 钟方媛 张勋 杨靖宇 《内燃机与动力装置》 2023年第6期35-45,共11页

以某最大起飞质量为25 kg的复合翼无人机混合动力系统为研究对象,基于MATLAB/Simulink平台搭建动力系统关键部件数学模型、集成复合翼无人机混合动力系统级仿真模型,依据复合翼无人机在多点悬停作业场景下的飞行任务要求,设计相应的飞... 以某最大起飞质量为25 kg的复合翼无人机混合动力系统为研究对象,基于MATLAB/Simulink平台搭建动力系统关键部件数学模型、集成复合翼无人机混合动力系统级仿真模型,依据复合翼无人机在多点悬停作业场景下的飞行任务要求,设计相应的飞行任务剖面与基于等效燃油最小消耗的能量管理策略,进行仿真试验验证。结果表明:基于等效燃油最小消耗能量管理策略的无人机动力系统的油门跟随性良好,满足无人机实际运行需要;动力电池荷电状态可以维持在设定值附近,相对误差小于1.5%;相比基于规则的能量管理策略,基于等效燃油最小消耗管理策略的混合动力系统无人机在点对点飞行和多点悬停作业2种飞行工况下的燃油消耗分别下降了6.07%、5.49%。 展开更多

关键词 复合翼无人机 混合动力系统 能量管理 等效燃油最小消耗策略

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基于改进RRT算法的复合翼无人机仿地飞行技术 被引量：1

5

作者 谈家英 周立玮 +3 位作者 蔡焕青 邵瑰玮 陈金玉 许鹏鹏 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期210-214,共5页

复合翼无人机在高海拔地区飞行时,由于相对高差剧烈变化,容易出现山谷低处目标漏拍或超出激光雷达等荷载设备量程等现象,难以满足通道巡检质量要求。为此提出一种基于改进RRT算法的仿地飞行技术,结合无人机飞控系统,根据地形变化自动生... 复合翼无人机在高海拔地区飞行时,由于相对高差剧烈变化,容易出现山谷低处目标漏拍或超出激光雷达等荷载设备量程等现象,难以满足通道巡检质量要求。为此提出一种基于改进RRT算法的仿地飞行技术,结合无人机飞控系统,根据地形变化自动生成变高航线,将离地相对高度控制在一定范围内,使机载设备对地视角始终保持相对恒定,正常采集山谷等低处的通道巡检数据。综合考虑复合翼无人机飞行性能,设置约束条件,智能避开高处山体障碍。现场飞行试验结果表明,该方案能够满足高海拔复杂地形条件下电力通道巡检质量要求,安全高效地完成飞行巡检任务。 展开更多

关键词 高海拔复杂地形 复合翼无人机 RRT算法 仿地飞行

原文传递

基于增量反步的复合翼无人机全包线姿态控制

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作者 谭济芸 王寅 《兵工自动化》 2023年第1期76-81,共6页

针对某型复合翼无人机强非线性、不确定性和多模态的问题,从不确定性补偿非线性控制方法、跟踪微分器加速度测量和直接切换方法等角度开展全包线飞行控制研究。针对气动参数不确定问题,基于角加速度补偿方法,提出一种基于新型微分跟踪... 针对某型复合翼无人机强非线性、不确定性和多模态的问题,从不确定性补偿非线性控制方法、跟踪微分器加速度测量和直接切换方法等角度开展全包线飞行控制研究。针对气动参数不确定问题,基于角加速度补偿方法,提出一种基于新型微分跟踪器的增量反步方法(incrementalbacksteppingcontrol,IBKS);为解决多模态特性问题,设计基于策略的直接切换方法,利用控制器参数切换实现复合翼无人机全包线姿态控制;通过不同模态下的仿真选取不同模式下的控制器参数,并联合选取的参数对起飞过程进行仿真。结果表明:所提姿态控制方法在样例复合翼无人机参数摄动30%的情况下,相较于反步法提高了66.8%的俯仰角控制精度,能消除攻角抖振,提升飞行品质。 展开更多

关键词 复合翼无人机 姿态控制 增量反步方法 跟踪微分器

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复合翼无人机在房地一体测绘中的应用试验 被引量：5

7

作者 周长江 郑伯桢 《测绘与空间地理信息》 2021年第3期221-224,共4页

近年来,随着测绘技术不断发展以及房地一体确权发证工作推动,倾斜摄影测量技术在很多地方的房地一体测绘工作中得到应用。本文以韶关市浈江区产业园附近的钟屋村、谭屋村为试验区,采用复合翼无人机进行倾斜摄影,通过布设像控点、POS差... 近年来,随着测绘技术不断发展以及房地一体确权发证工作推动,倾斜摄影测量技术在很多地方的房地一体测绘工作中得到应用。本文以韶关市浈江区产业园附近的钟屋村、谭屋村为试验区,采用复合翼无人机进行倾斜摄影,通过布设像控点、POS差分解算、采用专业五镜头倾斜相机飞交叉航线等手段提高模型精度,并基于三维模型采集了房屋要素。经检核,房屋界点误差满足广东省农村宅基地和集体土地确权发证工作规范精度要求,试验取得成功,可为同类项目提供有益参考。 展开更多

关键词 复合翼无人机 多旋翼无人机 巡航速度 房地一体测绘

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复合翼无人机平台的下视红外船舶识别算法 被引量：1

8

作者 宋嘉乐 杨德振 +2 位作者 刘彤 李江勇 李重阳 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1649-1656,共8页

由于复合翼飞行器在飞行过程中速度快,对红外目标识别算法的实时性有着更高的要求。针对快速目标识别的迫切需求,本文提出了一种基于改进YOLOv4的红外船舶识别算法YOLOv4-Gd。该算法首先将空间注意力机制与通道注意力机制相结合作用在... 由于复合翼飞行器在飞行过程中速度快,对红外目标识别算法的实时性有着更高的要求。针对快速目标识别的迫切需求,本文提出了一种基于改进YOLOv4的红外船舶识别算法YOLOv4-Gd。该算法首先将空间注意力机制与通道注意力机制相结合作用在主干网络CSPDarknet提取出有效特征层上,使得船舶目标的特征占据更大的权重,以此增强神经网络对特征的学习能力。其次,使用深度可分离卷积替换主干网络CSPDarknet的传统卷积,在确保不丢失大量信息的同时极大降低网络的模型参数,提高网络的实时性。引入可学习权重的双向特征融合BiFPN模块,增加网络对不同输入特征层的学习能力及多尺度特征融合能力,最后对主干网络层数进行优化。实验结果表明,优化后的算法在复杂背景、小尺度目标及多目标等应用场景的平均准确率提升了2.22%,同时FPS达到48.9,为在移动边缘计算平台上实现红外舰船目标识别提供了飞行试验基础。 展开更多

关键词 红外船舶识别 复合翼无人机 注意力机制 边缘计算

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复合翼无人机在海底电缆保护区巡视中的应用 被引量：2

9

作者 吕泰龙 陈政 +1 位作者 吴青帅 岑贞锦 《通信电源技术》 2019年第12期105-106,共2页

随着无人机行业的快速发展,无人机在电力行业中的应用越来越广泛。在海底电缆运维方面,可利用无人机对海缆保护区进行巡视,不仅能缩短作业时间,提升作业效率,降低作业成本,而且能避免人员落水等人身安全风险。因此,简述了目前500 kV海... 随着无人机行业的快速发展,无人机在电力行业中的应用越来越广泛。在海底电缆运维方面,可利用无人机对海缆保护区进行巡视,不仅能缩短作业时间,提升作业效率,降低作业成本,而且能避免人员落水等人身安全风险。因此,简述了目前500 kV海底电缆的运维情况,通过对比不同类型的无人机得出复合翼无人机的优点,最后阐述500 kV海底电缆保护区使用复合翼无人机进行巡视的应用案例。 展开更多

关键词 海缆保护区 巡视 复合翼无人机

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复合翼垂直起降无人机直驱混合动力系统验证设计与试验建模方法

10

作者 郑育行 张勋 +2 位作者 安斯奇 唐庆如 张启悦 《内燃机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期77-89,共13页

针对传统复合翼垂直起降(vertical take-off and landing,VTOL)无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)垂直机动时间短的固有缺陷,提出了一种应用油电混动技术的直驱混合动力系统拓扑结构。面向起飞质量约15~20 kg的复合翼垂直起降无人机... 针对传统复合翼垂直起降(vertical take-off and landing,VTOL)无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)垂直机动时间短的固有缺陷,提出了一种应用油电混动技术的直驱混合动力系统拓扑结构。面向起飞质量约15~20 kg的复合翼垂直起降无人机对直驱混合动力系统的软硬件进行开发与选型,设计出了满足上述起飞质量下功率需求的直驱混合动力系统。为对动力系统的设计方法进行验证并在探究其特性规律的基础上建立简化的直驱混合动力系统数学仿真模型,搭建了能够在地面模拟搭载直驱混合动力的复合翼垂起无人机飞行工况与工作模式的直驱混合动力系统地面一体化验证平台。基于此验证平台,设计了直驱混合动力系统特性一体化探究试验方案,采用试验建模法建立了简化的直驱混合动力系统的稳态与动态数学仿真模型,通过仿真与实物对比试验分析法,验证了试验方案的可行性与模型准确性。直驱混合动力系统配装复合翼垂直起降无人机搭建飞行验证平台并完成垂直机动飞行试验,试验过程中,全系统工作正常,飞行验证平台垂直机动时间超过预期指标。飞行试验结果表明,直驱混合动力系统设计方法是正确且有效的,动力系统具有良好的功率输出表现,能够改善复合翼垂起无人机垂直机动时间短的固有缺陷。 展开更多

关键词 垂直起降 无人机 复合翼垂直起降无人机 直驱混合动力系统拓扑结构 油电混动 动力系统一体化验证平台 试验建模法 飞行验证平台

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电动复合四旋翼无人机总体多学科优化设计方法

11

作者 张航 黄盈卓 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期148-160,共13页

为解决当前电动复合四旋翼无人机设计中存在的布局选择缺乏理论依据、缺少旋翼模式下的抗风性能的分析和评估方法、两套动力系统独立进行设计和总体设计过程多数采用传统序列设计方法而未充分考虑几何外形、气动、配平和稳定性、动力系... 为解决当前电动复合四旋翼无人机设计中存在的布局选择缺乏理论依据、缺少旋翼模式下的抗风性能的分析和评估方法、两套动力系统独立进行设计和总体设计过程多数采用传统序列设计方法而未充分考虑几何外形、气动、配平和稳定性、动力系统、质量、旋翼模式下的抗风性能和续航性能等学科之间参数相互传递带来的复杂耦合关系等问题,根据所提基于代理模型的改进并行子空间优化算法,通过建立几何外形参数化模型和气动网格划分模型、各个飞行模式下的气动性能和飞行性能分析模型、旋翼模式下抗风性能的评估和分析模型以及已经提出的电动力系统模型,形成了电动复合四旋翼无人机的多学科优化设计(MDO)方法,并将该方法应用于一架小型电动复合四旋翼无人机的总体设计当中,基于优化设计结果制作了原理样机。原理样机的飞行实验结果显示飞行性能均满足设计要求,并且在起飞总质量降低约为2.8%的情况下,航时提升了约14.1%,最大可抗风速提升了约3.5%,表明了所提MDO方法的可行性和正确性,可为电动复合四旋翼无人机产品的研发和应用提供一定的理论指导。 展开更多

关键词 复合四旋翼无人机 总体设计 抗风性能 电动力系统 多学科优化设计

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复合翼无人机加速段纵向飞行特性分析与控制设计 被引量：6

12

作者 王子安 龚正 +2 位作者 陈永亮 徐锦法 王苏丹 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2177-2190,共14页

针对高成本的大型复合翼(VTOL)无人机(UAV)从悬停到巡航的纵向加速飞行转换阶段开展气动/控制综合研究。基于叶素动量(BEMT)理论建立斜向入流下旋翼气动载荷计算模型,并与CFD算例对比验证其准确性。分析出旋翼系统引起整机焦点前移产生... 针对高成本的大型复合翼(VTOL)无人机(UAV)从悬停到巡航的纵向加速飞行转换阶段开展气动/控制综合研究。基于叶素动量(BEMT)理论建立斜向入流下旋翼气动载荷计算模型,并与CFD算例对比验证其准确性。分析出旋翼系统引起整机焦点前移产生静不定效应,其中心应置于全机重心之后。仿真对比不同加速策略下的加速特性、控制效能余量等指标,给出-5°俯仰角,定推进油门的加速策略。考虑控制输入冗余,作动器动态响应不同,引入虚拟控制量的概念,采用频域分解的效能分配准则实现静态分配。考虑建模误差,设计L1自适应姿态控制框架实现动态控制增稳,拉偏仿真验证其鲁棒性。飞行试验验证了所述建模方法、加速策略及控制律框架的有效性。 展开更多

关键词 复合翼无人机 飞行特性 叶素动量 控制分配 L1自适应控制 试飞验证

原文传递

基于复合翼无人机航空摄影测量技术在矿山测绘中的应用 被引量：11

13

作者 张斗龙 张海军 《江西测绘》 2020年第1期30-32,44,共4页

基于复合翼无人机作为航摄平台,对河北省太行山某复杂地形区域的矿山进行测量,制定了航空摄影测量技术方案。通过像控点的布设、航空摄影、内业数据处理等流程,获取了研究区基础地理信息数据,并且精度满足要求。研究成果对于其他类似矿... 基于复合翼无人机作为航摄平台,对河北省太行山某复杂地形区域的矿山进行测量,制定了航空摄影测量技术方案。通过像控点的布设、航空摄影、内业数据处理等流程,获取了研究区基础地理信息数据,并且精度满足要求。研究成果对于其他类似矿区的治理和修复工作提供了参考依据,并拓展了复合翼无人机的作业范围,具有实践意义。 展开更多

关键词 复合翼无人机 矿山测绘 航空摄影

原文传递

一种倾转旋翼固定翼无人机的设计 被引量：3

14

作者 赵旭 《电子技术与软件工程》 2019年第2期81-81,共1页

针对固定翼无人机和多旋翼无人机的各自特点,提出一种结合这两类无人机优点的新型动力布局的无人机飞行平台,包括飞行控制系统、倾转旋翼、图像传输及遥控装置等,飞行测试表明该飞行平台能够做到垂直起降和水平巡航飞行,适合在无人机航... 针对固定翼无人机和多旋翼无人机的各自特点,提出一种结合这两类无人机优点的新型动力布局的无人机飞行平台,包括飞行控制系统、倾转旋翼、图像传输及遥控装置等,飞行测试表明该飞行平台能够做到垂直起降和水平巡航飞行,适合在无人机航测领域作为载机应用。 展开更多

关键词 倾转旋翼 复合翼无人机 垂直起降

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固旋翼无人机垂直起降阶段抗风特性及其影响因素 被引量：8

15

作者 张航 宋笔锋 +1 位作者 王海峰 王耿 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1525-1535,共11页

为了评估四旋翼固定翼垂直起降复合布局无人机(简称固旋翼无人机)垂直起降阶段的抗风性能,本文以固旋翼无人机垂直起降阶段在风场中保持稳定为基础建立了抗风特性分析方法。以某双尾撑固旋翼无人机为算例,利用所提方法分析了该无人机抗... 为了评估四旋翼固定翼垂直起降复合布局无人机(简称固旋翼无人机)垂直起降阶段的抗风性能,本文以固旋翼无人机垂直起降阶段在风场中保持稳定为基础建立了抗风特性分析方法。以某双尾撑固旋翼无人机为算例,利用所提方法分析了该无人机抗风特性及其影响因素,分析结果表明该无人机在机头来流的工况下具有很强的抗风能力,侧面来流工况下无人机抗风能力较差,可以通过增加旋翼桨盘倾角、改变旋翼电机相对于重心的位置、优化尾翼等部件的气动外形等方法来改善无人机抗风能力。飞行试验验证了所提方法的可行性和分析结果的准确性。 展开更多

关键词 四旋翼固定翼垂直起降复合布局无人机 抗风特性 影响因素 抗风能力改善

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空基下视多角度红外目标识别 被引量：1

16

作者 刘彤 杨德振 +2 位作者 宋嘉乐 傅瑞罡 何佳凯 《电子技术应用》 2022年第7期131-139,共9页

为实现空基下视红外目标的快速高精度识别,提出了一种单阶段的空基下视多角度红外目标识别算法。首先使用Darknet-53结合SPP模块对红外目标进行特征提取,使局部特征与全局特征融合,提高特征图表达能力,最后借鉴RetinaNet中的Focal loss... 为实现空基下视红外目标的快速高精度识别,提出了一种单阶段的空基下视多角度红外目标识别算法。首先使用Darknet-53结合SPP模块对红外目标进行特征提取,使局部特征与全局特征融合,提高特征图表达能力,最后借鉴RetinaNet中的Focal loss锁定目标的检测框,同时得出目标类型及检测精度。针对现有数据集多为平视,且视角单一的缺陷,使用复合翼无人机分别从不同高度和角度采集红外图像,构建多尺度下视红外目标数据集,在PyTorch架构上实现并进行性能验证实验,所提算法对分辨率为640×512的下视红外图像中目标识别的mAP达到91.74%,识别速度为33 f/s,满足空基平台前端的在线识别需求,且在公开红外船舶数据集上也具有较好的识别结果。实验表明该算法在保证精度的基础上满足实时性的要求,为后续用于复合翼无人机上的多尺度目标实时识别提供了理论技术。 展开更多

关键词 下视红外目标 单阶段 复合翼无人机 SPP Focal loss 多尺度目标

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