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小批量或单件生产时由于加工精度和标准化程序较低、互换性较差，必须在生产厂先预装和预调试，在生产厂调试合格后再按部件拆下，进现场后重新安装和调试，其制造成本和费用提高了。大批量生产时由于图纸齐全，工艺和加工设计先进，加工出的零件互换性好，因此可保证在现场一次加工成功、一次装配和调试成功。即使是大批量生产也要在工厂加工和装配成部件，只要运输和安装方便，尽量把工作放在工厂进行，这样可提高现场的工作效率，暴增质量降低成本。在大批量生产自动旋转门时，由于可充分利用机械设备和工厂的技术设计和加工力量，可形成标准化的流水作业，充分发挥机械设备精度高、见效快、质量优的特点。全部加工制造安装调试都应在工厂质量体系控制条件下进行。 大批量生产中，当技术设计和旋转门工作图设计完成并通过评审和会签后，应对具体制造过过程进行工艺设计，其工作内容包括：1）制作工艺流程的确定。2）编制工艺规程和必要的作业指导书。3）编制检验规格。4）确定产品调试即试验规程。5）工艺设计完成后，由工程部经理组织设计、检验、制造的有关人员进行评审，由生产总经理批准。 对提供工厂的原辅材料、外购件、外协件的分承包方进行选择和评定，确保分承包方提供的产品满足规定要求。1）对外购材料、外购件和外协件分类。根据采购物资对公司产品指令的影响度，将物资分为A、B、C三类，编制公司采购物资分类表。A类物资（重要物资）：是指对工厂的生产产品性能、可靠性和经济性有重要影响的外购物资。B类物资（一般物资）：是指对工厂的生产产品的性能等有一定影响的外购物资。C类物资（辅助材料）：是指对工厂的生产产品的性能等基本不造成主要影响的外购物资。2）分承包方的评定。a.对于A类物资由销售部负责对分承包方质量保证能力进行调查，可采取寄发“分承包方调查表”和实地调查等方式进行评定。b.对B类物资可根据其对产品质量的影响程度有选择地对分承包方进行评定。c.对C类物资可直接从市场采购，不必进行分承包方的评定，进货时只需检测产品合格证或质保书。3）评定的内容及方法。对候选分承包方进行综合评价有四个项目：质量保证能力、产品质量、价格和合同兑现率。4）对合格分类承包方的控制和质量跟踪。为确保分承包方能航期稳定地提供所需物资，销售部根据质量检验部提供的分承包方质量状况统计资料进行控制和质量跟踪，每年进行一次复评，填写“合格分承包方年复评表”。 1）物资到货后，工程部仓库保管员向质检部开具“报检单”。2）质检部原辅材料检验员负责实施物资的验证，验证办法按照工厂制定的《检验和检验控制程序》中关于进货检验和试验的条款和内容，逐项检验，作好几率，填写“跟材料入库检验单”。3）对于大批量原料或进库无法检验的产品，需要在分承包方或远处检验时，应在采购合同（协议）中明确，规定验收的安排及接受准则。 为保证生产质量，要使整个生产过程中有质量因素都处于受控状态，确保这些因素得到有效控制。1）工资基数文件的控制。a.产品生产过程中使用的所有文件，包括质量体系文件、产品工艺、质量记录、管理程度等均应为有效版本，设计部和检验部，分别负责技术文件和检验文件的控制和管理。b.设计部负责提供施工图纸、工艺文件、检验标准和质量评定准则，并按要求发放至有关部门并保留记录。c.设计部负责指导和督促工程项目部按工艺文件操作。2）加工设备、计量器具的控制。a.为了保证持续的过程能力，使所有加工设备处于完好的状态，各类设备操作工应严格执行《设备操作规程》。b.设备管理的具体控制办法按照《设备管理控制程序》和《设备管理制度》执行。所有用于生产、检验的计量器具，均应进行周期检定或校准，并有合格证明及标识，使用人员应熟悉计量器具的性能和操作方法，具体控制办法按照《检验、测量和试验设备的控制程序》执行。工厂应制定上述各种控制层序和管理制度。3）操作人员的控制。a.工程项目部根据各人员专业技能合理配置操作人员，当人员配置不能满足圣餐需求时，由工程项目部内部调整，扔不能满足需求时，向上级临到提出申请。b.所有上岗操作人员均要经过专业和技术培训，满足岗位技术要求。c.产品投产前设计部对有关操作人员按产品技术要求，进行技术交流，并做相应技术交底记录。4）特殊过程的控制。a.工厂的特殊过程有焊接，喷漆和调试过程。特殊过程除了按一般过程控制要求外，还应分别按以下几点进行重点控制：人员要求，焊接人员和调试人员（电气）必须经过国家劳动部门或质量技术监督部门专业培训合格，合格者持证上岗，喷漆人员应经公司培训合格后方可上岗；设备，生产设备在使用前应由设备管理人员进行认真检查，合格后方可使用，并做好检查记录；环境，操作环境必须符合技术文件要求，并予以记录；参数控制，对在施工中的所有参数应进行认真记录，确保控制参数处于受控状态。b.成批产品正式投产前，必须进行首件生产和首件检查，质量检验部检验员必须认真填写检查单，并注明首件检验，发现问题及时解决。c.产品在本工序加工完毕后，必须经自检合格后，方能交给检验员检验，并保存检验记录。5）物资和环保的控制。a.产品投产前，所有的原辅材料和外购件均应符合要求，同时提供合格证明（如合格证、检验单、测试报告等）。b.各工程项目部必须凭“生产通知单”和“领料单”领料，成品必须凭“生产任务调配单”进行收发。c.为确保成品质量符合要求，各工程项目部必须保持适宜的环境，包括防尘、防湿、地面清洁，现场优化管理。
1.1 课题背景1.1.1 单片机的介绍和发展概况 什么是单片机?单片机有什么用?单片机又称单片微控制器或单片微型计算机,它自20世纪70年代问世以来，以其高的性能价格比受到人们的重视和欢迎。所以应用很广，发展很快。它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。它集成了微处理器（CPU）存储器（RAM、ROM、EPROM）和各种输入输出接口（定时器/计数器，并行I/O口，A/D转换器以及脉冲调制器PWM等），概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机根据其基本操作处理的位数可分为：1位、4位、8位、16位和32位单片机。单片机的发展历史可以分为四个阶段：第一阶段（1974年-1976年）单片机初级阶段。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。单片机的应用领域 ：1.单片机在智能仪器仪表中的应用； 2.单片机在工业测控中的应用； 3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用； 4.单片机在日常生活及家电中的应用；5.单片机在办公自动化方面。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录相机、摄相机、全自动洗衣机，自动门的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来实现的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。单片机的发展趋势将是向着大容量、高性能化，外围电路内装化等方面发展。为满足不同的用户要求，各公司竞相推出能满足不同需要的产品。包括以下几个方面：（1） CPU的改进，是指采用双CPU结构，以提高处理能力；增加数据总线的宽度，指单片机内部都采用16位数据总线，其数据处理能力明显优于一般8位单片机；采用流水线结构，意思是指令以队列形式出现在CPU中，且具有很快的运算速度；串行总线结构，即用三条数据线代替现行的8位数据总线，从而大大的减少了单片机引线降低了单片机的成本。目前许多公司都在积极地开发此类产品。（2） 存储器的发展包括加大存储容量，片内EPROM采用 PROM或闪烁(Flash)存储器。闪速存储器（Flash Memory）是一类非易失性存储器NVM（Non-Volatile Memory）即使在供电电源关闭后仍能保持片内信息；而诸如DRAM、SRAM这类易失性存储器，当供电电源关闭时片内信息随即丢失。 Flash Memory集其它类非易失性存储器的特点：与EPROM相比较，闪速存储器具有明显的优势——在系统电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压（某些第一代闪速存储器也要求高电压来完成擦除和/或编程操作）；与EEPROM相比较，闪速存储器具有成本低、密度大的特点。其独特的性能使其广泛地运用于各个领域，包括嵌入式系统，如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车器件，同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品，如数字相机、数字录音机和个人数字助理（PDA）。（3）有程序的保密化，即对EPROM或EEPROM采用加锁方式。1.1.2 电机微机控制系统的应用和发展随着大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微型计算机的性能越来越高，价格也越来越便宜。此外电力电子技术的发展，使得大功率电子器件的性能迅速提高。因此就有可能比较普遍地应用微机来控制各类电机，完成各种新颖的、高性能的控制策略，是电机的各种潜在能力得到充分发挥，是电机的性能更符合使用要求，还可以制造出便于控制的新型电机，使电机出现新的面貌。比较简单的电机微机控制，例如在适当的时刻让电机启动、制动或反转之类，只要让微机控制继电器或电子开关元件使电路开通或关断就可以了。在各种机床设备及生产流水线中，现在已普遍采用危机的可编程控制器，按一定的规律控制各类电机的动作。至于复杂的控制，则要用微机控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角等等，使电机按给定的指令准确工作。通过微机控制，电机的性能有很大的提高。例如传统的直流电集合交流电机各有优缺点，直流电动机的调速性能好，但带有机械换向器，有机械磨损及换向火花等问题；交流电动机，不论是异步电动机还是同步电动机，结构都比直流电动机简单，工作也比直流电动机可靠，但在频率恒定的电网上运行时，他们的速度不能方便而又经济的调节。交流电动机采用正弦脉宽调制方式进行变频调速是比较理想的，但若要用普通的模拟电路或数字电路完成这一任务，电路相当复杂，用微机控制就简单多了。若要进一步调速精度及动态性能，可采用矢量控制方案，它的调速性能将与直流电动机相当。但矢量控制比较复杂，用传统的模拟电路或数字电路很难做到，而应用微机控制，则能方便的实现。目前，广泛应用于数控机床等自动化设备的数控位置伺服系统，其中电动机都是由微机控制的。为了提高性能，在先进的数控交流伺服系统中，已采用高速数字信号处理芯片（Digital Signal Processor简称DSP），指令执行速度达到每秒数百兆以上，且具有适合于矩阵运算的指令。复杂的电机微机控制主要用于以下两个方面：（1）发电机励磁系统的控制。用以保证正常工作时发电机电压稳定，发生故障后尽可能保持稳定，达到优化控制的目的。 （2）电动机调速及其位置伺服控制。用于鼓风机或水泵的调速节能、数控机床、微型计算机磁盘驱动器、机器人等控制系统。 在电机微机控制系统中，微机主要完成下列工作：(1)实时控制。根据给定的要求及控制规律，对发电机的典雅，电动机的转速等物理量实现在线实时控制。 (2)监控。完成事故报警、事故处理、系统诊断及管理等。 （3）数据处理 完成必要的数据采集、分析处理、计算、显示、记录等。1.2 课题研究的意义和目的 毕业设计是获得本科毕业证书及学位证书的必要的一环。毕业设计是课堂知识转化为实践技术的手段，是理论结合实际、 提高综合能力的必经之路同时毕业设计论文是对完成毕业设计的实现过程的总结，通过撰写论文我们可以学会分析，获得将技术上升到理论认识的能力。而且既然单片机的应用越来越广泛，而且我们所学的既是本学科，将来既有可能就是从事这方面的工作，为了让自己在走向工作岗位之前得到充分的锻炼，毕业设计必须认真完成。通过本次设计，复习并进一步掌握单片机的原理与应用及模拟数字电路的有关知识，复习汇编指令的应用，更深层地了解汇编言的思想，锻炼自己的实际操作及创新设计能力。培养我们综合运用有关的基础理论课、专业基础课和专业课的知识和技能去分析和解决实际应用问题的能力。对我们进行系统开发基本能力的初步训练，使我们能掌握解决一个实际问题，开发一个软件的一般程序和基本方法。毕业设计和毕业论文是本科生培养方案中的重要环节。我们通过毕业论文，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。使我们在作完毕业设计后，能够感到自己的实践动手、动笔能力得到了锻炼，增强了即将跨入社会去竞争、去创造的自信心。1.3 课题的功能概述本次设计的自动门单片机控制系统必须实现的功能主要有三个：（1） 无论门当前处于何状态，一旦有人进出门时，门必须打开。（2） 在门运行的时候为了同时考虑速度和安全问题，关门过程前一半快速，后一半慢速；开门的过程是前一半快速后一半慢速。这样既可以保证有人来时立即开门没人时立即关门，又可以避免关门时两门相冲撞或开门时各个门的碰撞。（3） 由转速测量系统，当自动门遇到障碍是电机速度变慢时，转为开门，以免使电流过大烧毁电机。
目 录 引 言 1 1. 概述 2 1.1 国内外自动门发展现状 2 1.2 本课题研究的内容 2 1.3 本课题研究的目的和意义 3 2. 自动门控制系统总体方案设计 4 2.1 自动门的功能需求分析 4 2.2 系统设计的基本步骤 4 2.3 自动门技术参数的确定 6 2.4 自动门的机械传动机构设计 6 3. 自动门硬件系统的设计 8 3.1 控制系统结构设计 8 3.2 可编程控制器(PLC)的选型 8 3.2.1 PLC概述 8 3.2.2可编程控制器（PLC）的选型 9 3.3 驱动装置的选型 11 3.4 变频器的选型 12 3.4.1 变频器原理 12 3.4.2 变频器的选型 12 3.4.3 变频器的参数设定 13 3.5 感应开关的选型 15 3.6 自动门系统I/O分配表 15 3.7 控制系统的电气接线 16 4. 自动门控制系统软件的设计 17 4.1 PLC梯形图概述 17 4.2 梯形图编程环境 17 4.3 程序流程图 19 4.4 梯形图的设计 20 5. 系统调试 21 5.1 梯形图程序的下载 21 5.2 程序调试记录及结果分析 22 结束语 23 参考文献 24 附录Ⅰ 自动门的硬件连接电路 25 附录Ⅱ PLC的I/O地址分布图 26 附录Ⅲ 自动门梯形图程序 27 致 谢 33
三翼旋转门的驱动装置可以采用多种方案，一般可采用如下几种驱动方案：（1）减速电机直接驱动的方案。（2）监督电机与从动齿轮传动机构驱动方案。（3）减速电机与从动皮带传动机构驱动方案。（4）减速电机与从动链轮传动机构驱动方案。减速电机直接驱动方案的主要优点是结构简单，简化了从动传动机构零件的加工安装程序。但其主要问题是：在大型三/四翼旋转门中由于其功率相对较大，旋转门正常运转较低，这种减速电机的速度比过大，减速电机重量较大、尺寸较大、价格升高，同时安装使用不方便，一般不采用此方案。减速电机与从动齿轮传动机构驱动方案的优点是可减少减速电机的速比，齿轮传动平稳、噪音小。但其主要问题是：齿轮传动对齿轮中心距要求较高、安装要求高、加工经费脚链轮高、中心距不宜太大，否则齿轮直径加大、造价升高。对于要求速比不严格的旋转门不是特别合适。关于减速电机与从动皮带传动驱动方面，由于皮带传动适宜布置在高速机、不适宜布置在低速级，而且皮带传动尺寸大、传动比不准确，不适合用在旋转门的驱动装置中。最后采用了减速电机与从动链轮传动的驱动装置，它可以满足帽头要求较低的旋转门。减速电机的安装位置灵活，链轮传动可满足转速较准确、不丢转、中心距变化范围较大，并且有一定的过载能力，刚好适于低速级传动。
手动旋转门手动旋转门（普通型或豪华型）和四翼式手动旋转门（普通型或豪华型）具有自动旋转门的品质，外观豪华，经久耐用。高质量的轴承，多重密封及合理的受力结构，可经受沙尘等恶劣环境的考验。高水平地实现单向左旋转或单向右旋转，静音无冲击，核心部件高品质化，用户能得到物美质优的完美服务。适用于银行、商店、酒店、宾馆和办公大楼等场所。自动旋转门自动旋转门与手动区别在于自动旋转门带感应装置，能自行感知物体从而达到开门效果。自动门旋转门同样拥有（普通型或豪华型）和四翼式手动旋转门（普通型或豪华型）。自动式旋转门功能特点：感应旋转功能急停功能定位停功能 磁卡识别功能调速功能 安全防夹功能 防风功能 夜间闭锁功能状态及故障自动显示功能 安全防碰功能 防碰隐藏功能慢速功能 门扇可折叠功能 消防中控功能 手、自动转换功能两翼自动旋转门两翼自动旋转门是集自动旋转门和自动平滑门二者优点于一身的完美结合，是旋转门、平移门和豪华展箱的完美结合，是融合世界先进科技与现代时尚的经典之作。由一个中开的自动平移门和两个玻璃曲壁展箱组成，集合了自动旋转门与自动平开门的优点，中间的自动平开门可实现单、双向通行和常开等运作模式。特定环境时，可当平移门使用或将平移门完全打开。用户可根据不同的季节、场合和需求，通过功能控制面板可以选择所需的功能，能有效地对室内外气温进行隔离从而保持合适的室内气温。同时，增强了抗风性，消除了风口效应，减少了能源消失，有效地阻挡了风沙灰尘，噪音和废气进入室内。更充分发挥了门隔离和疏通的作用，保证客人和工作人员享受温暖舒适的环境。二翼旋转门在旋转时都保证有一个关闭的角度，有效的隔离室内外的空气对流，是隔离气流和节能的最佳方案。两翼不带展不代平移旋转门：即不带展也不带平移的两翼旋转门是两翼旋转门中结构最简单的旋转门，旋转门的旋转速度，可根据各种需要调节，方便自如。此类门适用于较小的通道，它同样具有与旋转门同等的安全性、节能性和智能化。两翼带展带平移旋转门：即带展又带平移门的两翼旋转门，使旋转门的工作方式有了双重性的选择，中间的平移门在旋转门不旋转的情况下，通过传感器，可自动打开，进出自如。旋转门的旋转速度，可根据各种需要调节，方便自如。两翼带展不带平移旋转门：带展不带平移的两翼旋转门是锦上添花之作，可以另用展台这一突出的设计作为广告平台和艺术品摆放的载体。旋转门的旋转速度可根据各种需要调节，操作随心所欲。具有杰出的安全性、节能性和智能化。它同样具有与旋转门同等的安全性、节能性和智能化。三翼旋转门三翼旋转门诞生于一种全新的构思和功能之中。简单实用，安全稳定，它将旋转通道体系和最大旋转直径容为一体，同时满足了“最大程度的通行量”与“完美无缺的除风效果”这两个相对立的条件，进而使典雅的设计与产品的安全高度统一，形成一种具有划时代意义的新型门户体系。三翼旋转门结合安全性和实用性，将用户的安全置于首位。安全挤压开关安装在曲壁立柱上，防止行人被静止的立柱和旋转的门扇积压。宽敞的通行空间与典雅的外观设计，内部空气流出量比普通门少，有效的抵御了外部风、灰尘、垃圾的进入，可大幅度改善楼宇的室内环境。节省出入口空间，能获取更宽大的有效面积。具备预定位置停止的功能，美观大方。有自动旋转方式和具人工操作感觉的半自动方式。顶部装有镭射顶灯，开关可人工控制。具备旋转速度控制机能，即使遇到强风，也能安全进出。具备逆旋转刹车机能，安全确保单侧旋转。四翼自动旋转门四翼自动旋转门是最美观最经济实用的旋转门，其结构坚固耐用，操作方便简单；适用于行人流量较多的建筑物，它具备通行能力强，入口较大的特点，是非常安全和舒适的通道，能使行人很方便得出入。四翼自动旋转门的控制系统和机械传动系统技术成熟，具有进口多种防护系统，运行安全可靠，故障率极低，免维护时间最长，是应用最广泛的一种旋转门。 四翼和三翼旋转门其制造工艺完全相同，其主要区别在于：四翼门门洞最大的开口角度为90度， 相邻门扇之间的角度也为90度，它更适 合于直径3000mm以下的门。例如酒店，现在四翼旋转门在建筑上是使用最广泛的一种旋转门。适用于银行、商店、酒店、商场、办公楼、机场、宾馆及各种娱乐场所内，为所在的建筑增添一份尊贵气息。
这应该就是一个三段速控制的问题，应该不难吧，你可以参考一下三段速设置。1无人时以最低段速运行2人少时和人多时用另外两个段速
武直十旋翼是顺时针旋转,阿帕奇是逆时针旋转，尾翼一个在左，一个在右。 这么设计并不是任意的，而是有道理的。尾桨的作用主要是为了抵消直升机主旋翼产生的旋转力矩（与主旋翼旋转方向相反），武直10和阿帕奇的尾桨都是推力尾桨，所以根据旋翼的旋转方向一个设在左、一个设在右，对机身提供的力矩能有效抵消主旋翼的旋转力矩。旋翼叶片的数量有很多因素要考虑，主要是升力需要、转速限制、震动限制、直径限制、安全冗余、维护维修难度、寿命等等。。尤其是那个历来让人头疼的轮毂复杂程度，都会影响旋翼片数的选定。。
浅谈多旋翼无人机任务系统的优秀论文
前言： 随着无人机产品的不断增加，市场之间的竞争力，也逐渐的提升，对此本项目研究出了更适合于工业控制、自动化装备等领域产品的多旋翼无人机，产品不仅定位合理，同时与其他产品存在一定的差异，该任务系统，是指先进智能装备数据链的无人多旋翼任务，存在较高的能量利用效率、载荷运输性能，是其它无人机产品，在技术方面不能相比的;制定合理的市场规划，会给企业带来一定的经济效益。
1 多旋翼无人机定义概述
我们常称无人飞行载具，为无人飞机系统，主要是利用无线电智能遥控设备，以及自带的控制程序装置，对于不载人的飞机进行操控。其中广义的无人机，包括狭义无人机以及航模。
多旋翼飞行器，主要由动力系统、主体、控制系统组成，动力系统包括电机、动力、电子调速器、桨;主体部分包括机架、脚架、云台;控制系统包括由遥控接收器、遥控组成的手动控制;地面站，以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。其中四旋翼，是一种4输入6输出的欠驱动系统;通过PID、，鲁棒、模糊、非线性、自适应神经网络控制。近年来，对于系统的控制功能的研究趋势，为大荷载、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、微小型化等方向。其中一些关键技术为，数学模型的建立、能源供给系统、飞行控制算法、自主导航智能飞行。
2 控制系统改进发展阶段
多旋翼无人飞行器的控制系统，最初是由惯性导航系统，借助了微机电系统技术，形成了EMES惯性导航系统;经过对于EMES去噪声的研究，有效的降低了其传感器数据噪音的问题，最后经过等速度单片机、非线性系统结构的研究、应用，最终在2005年，制作出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞行器。对其飞行器的评价，可从安全性、负载、灵活性、维护、扩展性、稳定性几方面要素进行分析。具有体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降，以及飞行高度不高、机动强、执行任务能力强的特点;在结构方面，不仅安全性高、易于拆卸维护、螺旋桨小、成本低、灵活控制的特点。
3 技术原理
3.1系统组成
无人多旋翼任务系统，总体技术方案框图如图1所示;如图所示，无人多旋翼任务系统，由无人机、地面工作站构成。无人机，由多旋翼无人机、任务载荷组成;地面工作站，由数据链通信单元、工业控制电脑、飞行控制摇杆等组成。
3.2系统技术原理
3.2.1多旋翼无人机，通过对于螺旋桨微调的推力，实现稳定的飞行姿态控制、维持。经过上述，对于多旋翼无人机、常规直升机、固定翼飞机的对比，可以明显的看出，多旋翼无人机，在任务飞行方面，具有多能量的优势，从而更好的执行完成飞行任务，改善了飞行姿态维持，消耗大量能量的缺陷，从而更好的保证了其能量利用率，直接产生续航时间、载荷运输性能的提升;在结构方面，做了大量的简化，省去了传动机构，使其运行噪音、故障概率、维护成本大大的降低。
3.2.2无人机，与地面工作站之间的通信，通过设备数据链实现连接，起到通信中介的作用，同好也是无人机、地面工作站之间，实现地空信息交换的重要桥梁环节。以往无人机，对于地空信息的转换连接，只是普通的点对点通信，收到信号传输距离的影响，性能发挥受到严重的影响，只能实现一些简单遥控数据信号的传输。
但是本项目，对于无人多旋翼任务系统的研究，是通过数据链协议MAVLink的研究后，将其合理的嵌入到控制核心、地面数据链的ARM平台中，有效的改善了以往低空信息传输环节存在的问题，将其遥测、遥信、遥控、遥调、遥视这五遥很好的进行了统一，保证了通信之间的无障碍，从根本上解决了无人机和地面工作站的数据通信问题。其中涉及到的.五遥;其中遥测，是指对于远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量进行测量;其中遥信，是指对于远方的电气开关、设备，以及机械设备的工作、运行等状态进行监视;遥控，是指对于远方电气设备、电气机械化装置工作状态的控制、保护;遥调，是指对于远方所控设备的工作参数、标准流程等进行设定、调整;遥视，是指对于远方设备的安全运行状态的监视、记录。
3.2.3传统的无人机，在飞行时需要通过人工对于遥控器的操作，对其飞行姿态进行的控制，体现出其自动程序的不完善，功能单调等缺陷。但是本项目对于无人机的研究，在地面工作站，通过飞行任务规划软件的配套，有效的改善了以往功能单一的缺点，直接增加了其功能性。其中飞行任务规划软件，具备GoogleMap高速API接口，实现对于无人机飞行航线，在三维地图上的简易规划，同时也能对其航线进行启动，使其实现自动巡航、执行飞行任务、返航等操作。
4 技术关键点及创新点
4.1技术关键点：
4.1.1地空信息的的数据通信。
先进智能装备数据链协议MAVLink的应用，能够对其所有数据进行有效的整合，并全部归纳在数据链路中，整合五遥操作，有效的降低了多种通信制式、通信模块存在等方面的问题，提高了通信效率，保证了通讯功能得以有效发挥。
4.1.2解决飞行姿态操控问题
嵌入式操作系统，在ARM处理器平台上的应用，加上陀螺仪等传感器、卡尔曼滤波等先进算法，从而更好的保证了控制系统的功能增加，除此之外，不仅实现了无人操作飞行，在飞行操纵方面，也有效的降低了能耗，增加了能量利用率。
4.1.3在工业控制领域应用的扩展
本项目以同一载具+多种载荷的建设、研究思路，针对于型号相同的多旋翼飞行器，设计一样的数据、电气、机械接口的任务载荷，实现快速更换载荷，使其飞行任务之间，能够良好、稳定的切换、衔接，保证该系统的实用性，同时也减少了任务执行的成本。
4.1.4增强地面工作站功能
通过C/S架构、C#语言、.net平台、三维GoogleMap、SQL数据库，以及地面任务规划软件、分析数据分析软件，从而更好的增强地面工作站的功能，以及自动化、智能化的程度,更好的为用户操作，带来更多的便利。
4.2项目的技术创新性
4.2.1在无人机、地面站，在植入数据链MAVLink的同时，加强整体系统功能的改进，有效的实现了五遥的综合统一。
4.2.2卡尔曼滤波、四元数算法，加上嵌入式ARM平台，对其飞行姿态实现有效控制。
4.2.3同一载具+多种载荷思路的研究，实现了无人机，对任务执行模式的有效转换。
4.2.4同时地面任务规划软件、分析数据分析软件的应用，提高了系统的控制功能，以及系统智能化程度。
5 总结
综上所述，通过对于无人多旋翼任务系统的分析，发现我国针对于此方面的研究，仍存在很多不完善的地方，该项目通过C/S架构、C#语言、先进智能装备数据链、分析数据分析软件等，照比以往的无人机飞行器，在系统功能改进方面，实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一;在任务执行模式方面，实现了灵活转换;在飞行姿态方面，实现了智能操控;是在已有多旋翼飞控技术的基础上，有效的规避了其以往的缺陷，同时自主飞行控制软件编程，这种飞控任务的提供，有效的实现了飞行中，自主导航智能飞行。
据美国《航空周刊》报道，知名的贝尔公司宣布其研制的第三代倾转旋翼机——V-280“勇气”被美军“多任务技术验证机”项目选中，按照该公司的说法，V-280在低速灵活性、高速大过载机动性能、燃油效率等各方面都大大优于V-22，并且能飞更远的航程，这都保证了“勇气”取代“鱼鹰”有充分的“技术合理性”。比“鱼鹰”更皮实贝尔公司商业代表承认，V-280的基础设计脱胎于“鱼鹰”，但更强调经济性。该机具备较高技术成熟度和作战水平，可像“鱼鹰”一样垂直起降，最大起飞重量约6.8吨左右，巡航时速为518千米/小时，作战半径可达1481公里，适合在高海拔地区执行远程作战任务。尽管设计思路脱胎于“鱼鹰”，但“勇气”毕竟与“鱼鹰”有所不同。与“前辈”相比，V-280旋翼机最明显的区别是发动机配置，其发动机机舱由倾转变为水平固定。按照贝尔公司的说法，这种设计可以使旋翼机在战区着陆时降低敌方火力的威胁。V-280在设计过程中始终坚持低成本理念，比起V-22高达380亿美元的研发经费，V-280的耗费少得多。从公开资料可以看到，V-280将V-22的前掠翼改为直翼，更加简化和流畅。同时，新型机还采用蜂窝复合材料生产大型整体旋翼，一来可减轻重量并降低成本，二来可对损伤进行实时监测。在当前愈发窘迫的财政压力下，美军最迫切的愿望是用最小代价实现最大回报，V-280的设计理念充分体现这一点。与传统直升机相比，V-280所用零部件减少了，但战场运输能力未受多大影响。贝尔公司介绍称，此次推出的V-280“勇气”旋翼机可一次运送11名全副武装的战斗人员，从运力来看，属于中型旋翼机。综合起来分析，无论巡航速度、续航力还是运输能力，V-280“勇气”都是一款性价比不错的旋翼机。继承“鱼鹰”优势V-280“勇气”并非从源头上创新，而是对V-22“鱼鹰”倾转旋翼机的继承和补充。作为贝尔和波音公司联合设计制造的首款倾转旋翼机，V-22“鱼鹰”的诞生，颠覆直升机的设计制造理论。当其推进装置垂直向上产生升力时，便可像飞行器垂直起飞、降落或悬停。起飞后，推进装置可转到水平位置产生向前的推力，像固定翼飞机一样飞行。这就使之兼有固定翼螺旋桨飞机的高速、长航程、低油耗的优点，又可垂直起降。1973年，贝尔公司着手这种倾转旋翼飞机的研究。25年后，首架“鱼鹰”开始生产并交付美国海军陆战队试用。V-280继承了“鱼鹰”的五大优点。首先是速度快，“鱼鹰”的巡航时速为509公里，最大时速可达650公里。这一点，新型V-280完全能与之媲美。其次是噪声小，倾转旋翼机因巡航时以固定翼飞机的方式飞行，噪声远比传统直升机的螺旋桨声音小。第三是航程远，“鱼鹰”的航程大于1850公里，若再加满两个转场油箱，航程可达3890公里。而V-280采用轻质机身材料，航程只会增不会减。第四是耗油率低，倾转旋翼机在巡航飞行时，因机翼可产生升力，相同时间内耗油率比常规直升机低。第五是振动小，倾转旋翼机的旋翼布局在远离机身的机翼尖端，且旋翼直径较小，因此座舱的振动水平比一般直升机低得多。除继承“前辈”优点，V-280也善于吸取前车之鉴，避免不少弯路。比如，V-280的研发直接在“鱼鹰”现有成熟的技术基础上进行，缩短研制周期。而“鱼鹰”的研制周期长达半个世纪，且目前的技术仍不是很成熟。而以“鱼鹰”为基础研发新型旋翼机，无疑会降低旋翼机的研制费用。要知道，倾转旋翼机是一项高新技术产品，技术复杂、难度高，要验证各项技术需要很高的费用。据估算，“鱼鹰”倾转旋翼机的研制总费用达380亿美元，海军型MV-22的单价更是达到4400万美元。而V-280在“鱼鹰”的基础上降低气动复杂性，该机不再采用“鱼鹰”的前掠翼设计，这使得其在旋翼机前飞速度很低且下降速度较大时，不会因陷入下沉气流而导致坠机。事实上，至今为止，“鱼鹰”倾转旋翼机已经发生多次意外事故。其中，一些事故是由于安装了不符合标准的零件和软件故障引起的，另一些事故则是由于遭遇了危险的涡环气流影响。正因为“鱼鹰”的可靠性和维修性不甚理想，美军才强烈要求贝尔和波音公司对发动机舱进行重新设计。V-280正是在这样的背景下诞生的。为更新换代做准备按照美军的预想，V-280研制定型后，将用于取代现役UH-60“黑鹰”及AH-64“阿帕奇”。据统计，美军现役直升机包括运输直升机、武装直升机、侦察直升机、反潜直升机、扫雷直升机、特种直升机、空中加油直升机和无人驾驶航空侦察器。其中，AH-64“阿帕奇”和AH-1“眼镜蛇”为美军现役主力武装直升机机型，CH-47“支努干”直升机专事运输，UH-60“黑鹰”和MH-60“铺路爪”则是多任务直升机。除较新的“鱼鹰”外，这些直升机的共同特点是，研制时间早，服役时间长。随着时间的推移，这些直升机的设备渐渐老化，维护保养越来越困难，难以满足美军作战需要。尤其是近几年来，美军现役直升机的可靠性越来越差，机毁人亡事件时有发生，这促使美军加速直升机装备的更新换代步伐。据悉，贝尔公司已为V-280旋翼机设计了两个类型：一种是通用型，可搭载11名战斗人员和4名机组人员。另一种是攻击型，用于取代AH-64“阿帕奇”直升机。为满足交付需求，贝尔公司正将精力集中在提升新型旋翼机的速度、航程及生产能力上。不过，也有专家指出，由于V-280“勇气”继承了“鱼鹰”的大部分理念，一些“鱼鹰”的固疾仍然存在，如在旋翼倾转过程中，机体稳定性仍有缺陷。而美国航空航天局所做的一项评估也发现，还有未知的航空力学现象威胁此类飞机的安全。由此可见，倾转旋翼机的许多技术仍有待进一步研究和验证。
1. 引言 避障方案设计中，我们期望无人机从起始点飞到目标点，就要不断通过各种传感器获取无人机当下的位置坐标，并根据无人机的位置调整无人机的姿态，最终到达目的地。四旋翼无人机飞行时会有六个自由度，性能灵活，移动迅速，路径中的障碍物也是来自于四面八方，不仅仅局限于正前方，所以增加了无人机避障过程中检测障碍物以及规划安全路径的难度，为方便实验验证算法，减少障碍物检测方向，本文计划采取四旋翼无人机定高控制下的避障飞行实验，即四旋翼无人机在期望高度下飞行，通过前置检测装置检测障碍物，利用算法实现躲避四旋翼无人机前方的障碍物，以此将三维空间中的避障转化为二维平面中的避障飞行，本章主要分析四旋翼无人机的高度解算以及姿态解算，然后利用PID控制方法简历四旋翼无人机的控制器。 定高飞行指无人机在不接受遥控器飞行指令的情况下，飞控板会自动控制无人机的友们，从而保持无人机飞行高度不变，无人机所受升力等于自身重力，定高模式下，遥控器油门输入不再控制无人机的高度，但是仍然可以控制无人机的俯仰、偏航、横滚运动，即无人机会在期望高度平面自由运动，无人机常用的几种高度信息整理如下： 绝对高度：当期位置于平均海平面的垂直距离，也叫做海拔高度。 相对高度：指两个测量地之间的绝对高度之差。 真实高度：无人机飞行过程中，飞控距离地面的实际高度即为真实高度，又称几何高度。 2. 基于互补滤波的信息融合 关于四旋翼无人机的高度以及姿态解算，需要用到数据融合，数据融合也成为信息融合，是将来自多个传感器信息进行处理，从而得出更为全面、可靠的结论，本节采用互补滤波器进行数据融合，将多传感器信息融合解算得到高度以及姿态信息，互补滤波法要求融合的信号的干扰噪声处在不同的频率，通过设置两个滤波器的截止频率，确保融合后的信号能够覆盖需求频率，通过预测---矫正融合两种信息来源，一般是预测其中一种信息，然后利用另外一种信息进行校正。 2.1 基于互补滤波的高度解算 定高控制需要获取无人机的高度信息，绝大多数情况下，飞控的高度信息是由飞控内部的气压计来提供的，气压计测量的是绝对高度，利用大气气压伴随高度的增加而降低的原理测量，测量公式：所以气压计高度测量可以表示为：即气压计所测高度等于实际高度加上测量误差高度。 实际飞控板内计算气压计数据时，会采集多次数据求均值然后进行计算，但是单一的传感器所提供的信息似乎不能够满足实际飞行的要求，而且气压计有其难以忽视的缺陷： （1）气压计测量时，噪声干扰很大，数据不够平滑； （2）气压计所测数据会存在漂移现象； （3）经实验证明，气压计测量受温度以及气流干扰严重，低温、强气流环境下，气压计均无法测得准确数值。 加速度计也可以获取飞控的位置信息，飞控通过加速度计获取到当前的加速度以后，通过积分得到垂直速度信息，再积分即可获取高度信息，如下：但是加速度计同样存在固有的缺陷问题，多次积分会使结果产生累积误差，且加速度计的瞬时测量值误差会比较大。 显然，无法单独依靠气压计或者加速度计提供准确的高度信息反馈到实际地控制中，考虑通过其他传感器与气压计的数据进行数据融合处理，以期望得到良好精确的高度信息。 互补滤波算法是通过将气压计于加速度计测量得到的高度信息按照权重进行融合，以此为基础结算高度信息，采用高通滤波器处理加速度细心，低通滤波器处理气压计信息，其中加速度计可以获取飞控的垂直方向上的加速度，经过积分可以化的垂直方向的速度信息，整个算法的核心思想是由地理坐标系下的加速度通过积分，来获得速度、位置信息；经过2次修正陈尚可利用的信息，第一次是李忠传感器计算修正系数产生加速度的偏差修正加速度，第二次是利用修正系数修正位置；最后可利用速度经过加速度修正，可利用的位置经过了加速度和位置修正，加速度的修正过程是由机体测量的加速度通过减去偏差，再转换到地理坐标系。 气压计主要的作用就是计算一个校正系数来对加速度偏移量进行校正。数据融合过程如图所示：加速度计测量的是无人机的加速度，测量值是机体坐标系下的，所以需将加速度值利用旋转矩阵转换为地面参考坐标系下的加速度。具体融合信息的实现过程如下：（2）将加速度计测量的加速度通过旋转矩阵转换到地面参考坐标系下，转换之前注意需要先去除加速度计的偏移量，因为地理坐标系下 z 轴加速度包含重力加速度，所以需要将重力加速度补偿上去； （3）计算气压计的校正系数，这个系数也就是需要用来校正加速度计的系数，具体公式为（4）利用所求的气压计校正系数计算加速度计的偏移向量。 （5）将加速度偏移向量转换回机体坐标系，将转换后的加速度积分，得到融合后的速度信息，再对速度信息积分，即可得到最终的高度估计值，最后将气压计矫正系数二次校正。 采集飞行数据并通过 Matlab 软件仿真以后的结果如图所示，可见融合以后的高 度较加速度计以及气压计单独测的高度准确。2.2 基于互补滤波的姿态解算 从飞行原理可以看出，无人机飞行过程中，最终的控制要回到姿态控制上面，通过具体的欧拉角度调整，从而控制无人机的飞行姿态。要完成无人机的e姿态控制，就需要采集到无人机当前的姿态，然后经过控制算法，将无人机当前姿态调整到期望的姿态，姿态采集主要依靠飞控的惯性测量单元IMU，姿态解算精确与否直接关联到无人机飞行位置精确与否。 飞行过程中，陀螺仪测量无人机的角速度，具有高动态性能，将角速度对时间积分可以得到三个欧拉角角度，陀螺仪数据在积分过程中，会形成累计误差，累计误差随着时间增加不断变大，所以短时间内陀螺仪测量值比较可靠。磁力计主要测量当前的磁场分布，即无人机与磁场之间的角度，这个角度即为偏航角，但是磁力计受周围磁场干扰严重，实际测量中误差较大。加速度计之前已经介绍过，不再赘述。 三种传感器再频域上特性互补，所以本文考虑采用互补滤波融合这三种传感器的数据，实际是利用加速度计与磁力计融合后补偿陀螺仪所测的姿态信息，提高测量精度和系统的动态性能。 三种传感器的数据融合过程如图所示，陀螺仪经过高通滤波器，消除低频噪声，加速度计与磁力计经过低通滤波器，消除高频噪声。利用旋转矩阵将三个传感器所测量的欧拉角转换为四元数形式，然后计算磁场的参考方向计算重力分v与磁场分量w：利用加速度，磁力计的值与重力分量，磁场分量求取误差：利用比例-积分处理上步所求误差，然后利用所求的值补偿陀螺仪产生的零漂现象， 最终结算得到当前姿态信息。 采集飞行数据并通过滤波以后的结果如图 5.4 俯仰角，图 5.5 滚转角，图 5.6 偏航角。3. PID控制器设计 无人机定高飞行主要分两种情况，一种是手动控制定高模式，此种模式下，无人机飞控仍然接收并执行遥控器指令信号，另一种是无人机自主飞行时，如航点飞行或者 offboard 模式等，设定无人机在一定高度下执行预设飞行任务，而不依靠遥控器信号指 令控制自身运动，而本文研究的是第二种定高模式。 在位置控制的背景下，本文中串级双环 PID 控制系统专为实现避障系统而设计，保证四旋翼无人机可以准确的到达目标位置，并且在悬停时保持四旋翼的稳定性。整个双回路控制系统分为内环控制（姿态控制）和外环控制（位置控制）两部分，其中外环控制中主要研究定高控制部分。 3.1 PID控制原理 PID 控制器是控制理论中最经典的控制算法，PID 算法简单，可靠性高，被广泛应用于过程控制与运动控制，PID 控制主要由比例，积分以及微分三个环节组成，通过这三个环节对输入值与输出值形成的差值分别做比例运算，积分运算和微分运算，将控制结果发送到被控对象以实现对系统的控制作用，闭环 PID 控制系统原理图如图所示。PID 的三种环节中比例环节 P 的作用是直接将误差的比例作为输出，加快系统的响应速度，提高系统调节精度，但是较大的比例作用会使对象的输出产生较大波动，太小的比例作用会使对象的输出变换缓慢。积分用于将之前的误差值与时间的比例累加起来作为输出，积分环节 I 主要用于消除对象输出稳定时的稳态误差，但是会存在积分饱和情况。微分环节 D 将误差随时间的变化的斜率以比例的形式输出，改善系统的动态性能， 主要用于缩短对象的上升时间，加快响应速度，达到超前调节的作用。使用 PID 控制器的过程中，既可以使用 PID 控制，也可以单独使用 P、PI、PD 等控制，使用的过程即3.2 串级PID控制器设计 本文把避障研究简化到二维平面以后，整体的位置控制就被分为了两部分：定高控制与平面位置控制。其中平面的位置控制即由机载设备发送平面位置，然后由飞控执行。（1）高度控制器 因为高度信息是三维位置的垂直方向信息，所以在实际的飞控控制的无人机飞行的过程中，高度控制属于位置控制的一部分，其中关于高度控制器的流程图可以总结为下图所示。（2）姿态控制器4. 本文小结 本文主要介绍避障过程中相关姿态以及位置高度的控制设计过程，要想控制效果好，首先解算要准确，再飞控资深所带传感器具有固有缺陷的前提下，通过互补滤波算法融合传感器数据，通过融合加速度计与气压结算无人机实际高度，融合加速度计、磁力计与陀螺仪数据解算无人机当前姿态信息；最后利用PID控制算法，设计了串级PID高度控制器与串级PID姿态控制器。
浅谈多旋翼无人机任务系统的优秀论文
前言： 随着无人机产品的不断增加，市场之间的竞争力，也逐渐的提升，对此本项目研究出了更适合于工业控制、自动化装备等领域产品的多旋翼无人机，产品不仅定位合理，同时与其他产品存在一定的差异，该任务系统，是指先进智能装备数据链的无人多旋翼任务，存在较高的能量利用效率、载荷运输性能，是其它无人机产品，在技术方面不能相比的;制定合理的市场规划，会给企业带来一定的经济效益。
1 多旋翼无人机定义概述
我们常称无人飞行载具，为无人飞机系统，主要是利用无线电智能遥控设备，以及自带的控制程序装置，对于不载人的飞机进行操控。其中广义的无人机，包括狭义无人机以及航模。
多旋翼飞行器，主要由动力系统、主体、控制系统组成，动力系统包括电机、动力、电子调速器、桨;主体部分包括机架、脚架、云台;控制系统包括由遥控接收器、遥控组成的手动控制;地面站，以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。其中四旋翼，是一种4输入6输出的欠驱动系统;通过PID、，鲁棒、模糊、非线性、自适应神经网络控制。近年来，对于系统的控制功能的研究趋势，为大荷载、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、微小型化等方向。其中一些关键技术为，数学模型的建立、能源供给系统、飞行控制算法、自主导航智能飞行。
2 控制系统改进发展阶段
多旋翼无人飞行器的控制系统，最初是由惯性导航系统，借助了微机电系统技术，形成了EMES惯性导航系统;经过对于EMES去噪声的研究，有效的降低了其传感器数据噪音的问题，最后经过等速度单片机、非线性系统结构的研究、应用，最终在2005年，制作出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞行器。对其飞行器的评价，可从安全性、负载、灵活性、维护、扩展性、稳定性几方面要素进行分析。具有体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降，以及飞行高度不高、机动强、执行任务能力强的特点;在结构方面，不仅安全性高、易于拆卸维护、螺旋桨小、成本低、灵活控制的特点。
3 技术原理
3.1系统组成
无人多旋翼任务系统，总体技术方案框图如图1所示;如图所示，无人多旋翼任务系统，由无人机、地面工作站构成。无人机，由多旋翼无人机、任务载荷组成;地面工作站，由数据链通信单元、工业控制电脑、飞行控制摇杆等组成。
3.2系统技术原理
3.2.1多旋翼无人机，通过对于螺旋桨微调的推力，实现稳定的飞行姿态控制、维持。经过上述，对于多旋翼无人机、常规直升机、固定翼飞机的对比，可以明显的看出，多旋翼无人机，在任务飞行方面，具有多能量的优势，从而更好的执行完成飞行任务，改善了飞行姿态维持，消耗大量能量的缺陷，从而更好的保证了其能量利用率，直接产生续航时间、载荷运输性能的提升;在结构方面，做了大量的简化，省去了传动机构，使其运行噪音、故障概率、维护成本大大的降低。
3.2.2无人机，与地面工作站之间的通信，通过设备数据链实现连接，起到通信中介的作用，同好也是无人机、地面工作站之间，实现地空信息交换的重要桥梁环节。以往无人机，对于地空信息的转换连接，只是普通的点对点通信，收到信号传输距离的影响，性能发挥受到严重的影响，只能实现一些简单遥控数据信号的传输。
但是本项目，对于无人多旋翼任务系统的研究，是通过数据链协议MAVLink的研究后，将其合理的嵌入到控制核心、地面数据链的ARM平台中，有效的改善了以往低空信息传输环节存在的问题，将其遥测、遥信、遥控、遥调、遥视这五遥很好的进行了统一，保证了通信之间的无障碍，从根本上解决了无人机和地面工作站的数据通信问题。其中涉及到的.五遥;其中遥测，是指对于远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量进行测量;其中遥信，是指对于远方的电气开关、设备，以及机械设备的工作、运行等状态进行监视;遥控，是指对于远方电气设备、电气机械化装置工作状态的控制、保护;遥调，是指对于远方所控设备的工作参数、标准流程等进行设定、调整;遥视，是指对于远方设备的安全运行状态的监视、记录。
3.2.3传统的无人机，在飞行时需要通过人工对于遥控器的操作，对其飞行姿态进行的控制，体现出其自动程序的不完善，功能单调等缺陷。但是本项目对于无人机的研究，在地面工作站，通过飞行任务规划软件的配套，有效的改善了以往功能单一的缺点，直接增加了其功能性。其中飞行任务规划软件，具备GoogleMap高速API接口，实现对于无人机飞行航线，在三维地图上的简易规划，同时也能对其航线进行启动，使其实现自动巡航、执行飞行任务、返航等操作。
4 技术关键点及创新点
4.1技术关键点：
4.1.1地空信息的的数据通信。
先进智能装备数据链协议MAVLink的应用，能够对其所有数据进行有效的整合，并全部归纳在数据链路中，整合五遥操作，有效的降低了多种通信制式、通信模块存在等方面的问题，提高了通信效率，保证了通讯功能得以有效发挥。
4.1.2解决飞行姿态操控问题
嵌入式操作系统，在ARM处理器平台上的应用，加上陀螺仪等传感器、卡尔曼滤波等先进算法，从而更好的保证了控制系统的功能增加，除此之外，不仅实现了无人操作飞行，在飞行操纵方面，也有效的降低了能耗，增加了能量利用率。
4.1.3在工业控制领域应用的扩展
本项目以同一载具+多种载荷的建设、研究思路，针对于型号相同的多旋翼飞行器，设计一样的数据、电气、机械接口的任务载荷，实现快速更换载荷，使其飞行任务之间，能够良好、稳定的切换、衔接，保证该系统的实用性，同时也减少了任务执行的成本。
4.1.4增强地面工作站功能
通过C/S架构、C#语言、.net平台、三维GoogleMap、SQL数据库，以及地面任务规划软件、分析数据分析软件，从而更好的增强地面工作站的功能，以及自动化、智能化的程度,更好的为用户操作，带来更多的便利。
4.2项目的技术创新性
4.2.1在无人机、地面站，在植入数据链MAVLink的同时，加强整体系统功能的改进，有效的实现了五遥的综合统一。
4.2.2卡尔曼滤波、四元数算法，加上嵌入式ARM平台，对其飞行姿态实现有效控制。
4.2.3同一载具+多种载荷思路的研究，实现了无人机，对任务执行模式的有效转换。
4.2.4同时地面任务规划软件、分析数据分析软件的应用，提高了系统的控制功能，以及系统智能化程度。
5 总结
综上所述，通过对于无人多旋翼任务系统的分析，发现我国针对于此方面的研究，仍存在很多不完善的地方，该项目通过C/S架构、C#语言、先进智能装备数据链、分析数据分析软件等，照比以往的无人机飞行器，在系统功能改进方面，实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一;在任务执行模式方面，实现了灵活转换;在飞行姿态方面，实现了智能操控;是在已有多旋翼飞控技术的基础上，有效的规避了其以往的缺陷，同时自主飞行控制软件编程，这种飞控任务的提供，有效的实现了飞行中，自主导航智能飞行。
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。下面是我为大家精心推荐的无人机应用技术论文，希望能够对您有所帮助。
无人机航测技术的应用分析
【摘 要】以生产项目为例，以无人机航测的技术流程为主线，介绍了无人机航测技术方面的应用分析。
【关键词】无人机、航测技术
【Abstract】Production project as an example, the unmanned aerial technology process, introduced the UAV aerial application analysis.
【Key woerds】UAV、aerial surveying technology
中图分类号：V279+.2文献标识码：A 文章编号：
0 引言
无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大，影像有明显畸变等问题，这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。
本文从生产案例出发，以无人机航测技术为主线，对生产过程中无人机航测出现的一些问题进行了分析探讨。
1 生产实践
1.1主要技术依据
《无人机航摄系统技术要求》(CH/Z3002-2010);
《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010);
《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z 3003-2010);
《低空数字航空摄影外业规范》(CH/Z 3004-2010) ... ...
1.2 数据源及预处理
1.2.1 数据源
本测区选用无人机航空摄影获取的真彩色影像，航摄面积为10平方公里。航摄仪采用Canon EOS 5DMarkⅡ，焦距为：35mm，相幅大小为：5616×3744，像元分辨率为6.41um。影像地面分辨率为0.2米。
1.2.2遥感影像预处理
无人机航空摄影采用的相机为非量测型相机，因此，在进行空中三角测量恢复影像空中姿态时，需要对相机进行像片畸变差改正。(相机畸变改正在四维公司检校完成)
1.3 无人机航测总体作业流程
1.4无人机航空摄影
本次无人机航摄分两个架次进行，由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好，影像清晰度高、色彩均匀、饱和度良好，能够表达真实的地物信息，可以满足1:2000成图要求。
像片航向重叠度为75%，旁向重叠一般为35%-45%，旋偏角一般控制在12度以下。
1.5 像片控制测量
1.5.1 像控点精度要求
像控点对最近基础控制点的平面位置中误差不大于0.2米，高程中误差不大于0.2米。
1.5.2 像控点布点方案
项目布点方案确定为双模型布点，全部布设为平高点。
1.5.3 像控点测量
在像控测量之前，首先对测区内收集到的已知控制点进行联测，检核控制点情况;为满足后续像控测量，联测已知点的同时加密了2个控制点。联测采用GPS静态相对定位方式施测，采用边连式的布网形式。全网共联测已有已知点4个，新设控制点2个，观测时具体技术参数依据规范，像控点采用GPS实时动态定位(RTK)的方法进行测量，满足要求。
1.6 空中三角测量
本项目采用Virtuozo工作站进行空三加密，根据航飞及影像分布情况，将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密，即采用自动匹配进行像点量测，剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求，检查点平面中误差为0.3米，高程中误差为0.17米，最终加密成果符合1:2000数据采集要求。
1.7 数据采集
在空三完成后，利用空三成果进行单模型定向时我们发现有模型无法定向的情况，第一架次无法建立的模型有29个，占总模型数的4%。第二架次有67个无法建立的模型占总模型数的9%。主要原因为无人机航摄姿态不稳定导致的飞行倾角、旋偏角过大，航线弯曲、像片比例不一致等现象都是导致单模型定向精度差的原因。考虑到1:2000地形图精度要求，我们提出了如下解决方案：在测图定向超限点的周围进行野外实测用来检核分析数据并进行必要的修正。
1.8 项目精度报告
根据1:2000精度要求对测绘产品检进行了精度的统计，统计了3幅地形图，其中高程精度中误差最大为0.36米，最小为0.27米，从统计的结果看，粗差率比较高，有的达到了5%，平面精度中误差为0.75米。
2 结 论
(1)无人机航空摄影测量技术应用于地形图的生产存在不确定性，比如，区域网整体加密精度评定良好，但单模型定向精度存在超限情况，在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大等，可以通过外业实测进行补充测量、验证。
(2)利用无人机航测进行航空摄影测量时，应采用试验区的作业方法，即在确定布点方案前选取一定面积的试验区进行布点方案试验，分析精度指标后确定作业方案。
(3)目前，无人机航测技术主要应用于载人飞机航测技术的补充方面，如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域，在载人机不便或无法完成的情况下，由无人机来完成。
参考文献：
[1] 范承啸，韩俊，熊志军，赵毅。 无人机遥感技术现状与应用[J] 测绘科学 2009，34(5)：214-215;
[2] 崔红霞，李杰，林宗坚，储美华。非量测数码相机的畸变差检测研究[J] 测绘科学2005，30(1)：105-107;
[3] 连镇华。无人机航摄相片倾角对立体高程扭曲的影响分析[J] 地理空间信息2010，8(1)：20-22;
作者简介：徐锦前(1982-)，男，辽宁铁岭人，工程师，主要从事摄影测量和地理信息系统建库等测绘工作。
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《多旋翼无人机装配与群体协同虚拟仿真实验》申报年份：2019年 申报类别：航空航天类 所属学校：南京航空航天大学 项目负责人:雷磊 实验设计层次：综合设计型 无人机集群是航空系统与信息技术高度交叉融合的前沿科技，已成为国防领域的研究热点。涉及飞行器设计与工程、信息工程等传统工科专业，对具备实践能力的跨专业人才需求非常迫切。然而，无人机集群相关的实验教学却面临着风险高、难度高、成本高的严重困难。针对上述问题，南京航空航天科技大学，带着教学团队核心来到南京恒点信息技术有限公司，恒点以相关科研和教学成果为基础，遵照“能实不虚，虚实结合”的原则，双方强强联手，开发了《多旋翼无人机装配与群体协同虚拟仿真实验》项目。多旋翼无人机装配与群体协同虚拟仿真实验，旨在学生掌握多旋翼无人机装备参数与调试，无人机群群链路预算与组网，无人机集群协同与自主避障相关的技术原理和实验方法。培养学生分析和解决工程的能力，本项目通过建模，为学生提供了虚拟的，面积约为64平方公开的某海岛。上面有敌我双方的军事基地。我方基地有：无人机装备实验室，试飞场，以及14种多旋翼无人机组件，并且1：1还原了模型功能。本次实验一共包含了3个环节： （1）多旋翼无人机装备与参数调试 学生首先针对多旋翼无人机部件展开学习，然后，系统会随机生成动力系统设计任务，学生线下计算并选择合理的动力装置，系统根据学生的选择计算出动力性能指标。学生自主判断是否达到设计要求，装机、装配、调试子环节，学生从备件库中取出多旋翼无人机部件，并完成装配。本环节引导学生开展容错探究式自主学习，装配过程中如果出现正反螺旋桨位置安装错误，或者没有正确调整GPS模块的安装方向，本项目不会中断学生的实验，在安装完毕后，试飞过程中发生无人机侧翻等事故，才会暴露错误。学生通过查阅“知视角”中的相关资料，自主探究错误原因，并返回装配式重新调整。试飞成功后，学生依次对无人机PID控制系统的比例（P），积分（I），微分（D），参数进行调节，并且纠正无人机的“晃动”、“高频抖动”、“漂移”、“回弹”，等错误状态，直至无人机平稳飞行。最后提交本环节实验结果。（2）无人机集群链路预算与组网 系统随机生成任务，学生线下计算无人机节点最小信号发送功率，并完成连通性测试，机间通信组网子环节，学生完成无人机集群，自组织时多分址组网协议时帧结构设计。开展网络性能测试与分析，并提交本环节实验结果， （3）无人机集群协同与自主避障 虚拟力场探究，Boids模型给出了集群行为的三条基本规则，放碰撞，速度匹配和聚合，虚拟立场法将Boids，对无人机集群节点运动的影响类比为，力对物体运动的影响。节点处在不同区域时虚拟立场的变化情况，观察基于平行四边形法则的虚拟力合成过程。通过科普华的类比，降低学生理解虚拟力场法的难度，协同自主避障，学生采用控制变量法，逐步分析各类虚拟力场参数取值，对无人机集群性能的影响，自主探究，使得无人机集群协同性能最优的参数联合设计方案，最后提交本环节实验结果。 本实验要求学生开展容错探究式自主学习，实验成绩评价重点，是学生分析和解决问题的能力，实验报告中的解决方案或参数取值并不是唯一，系统可分别针对学生3个实验环节的完成情况进行自动评分，最后再按照3个实验环节分别占30%，30%和40%的权重计算学生的最终实验成绩。 本实验已在相关高校和行业内领先的科研院所得到应用，在南航老师和恒点公司的相互配合下，指导实验教学项目开发，突出开发效率的同时，有效地保证实验课件在功能性、兼容性、易用性以及美感等维度的品质，也为我国航空科研献出绵薄之力。