Una breve discusión de excelentes artículos sobre sistemas de misión UAV multirrotor
Una breve discusión de excelentes artículos sobre sistemas de misión UAV multirrotor
Prefacio: Con el aumento continuo de productos UAV, la competitividad entre los mercados también ha mejorado gradualmente. Este proyecto ha desarrollado un dron multirrotor que es más adecuado para productos de control industrial, equipos de automatización y otros campos. El producto no solo está en una posición razonable, sino que también tiene ciertas diferencias con otros productos. Este sistema de misión se refiere a la inteligencia avanzada. enlace de datos del equipo La misión multirotor no tripulada tiene una alta eficiencia de utilización de energía y un rendimiento de transporte de carga, que es incomparable con otros productos UAV en términos de tecnología, formular un plan de mercado razonable traerá ciertos beneficios económicos a la empresa;
1 Descripción general de la definición de drones multirrotor
A menudo llamamos vehículos aéreos no tripulados a los sistemas de aeronaves no tripuladas, que utilizan principalmente equipos de control remoto inteligente por radio. , así como su propio dispositivo de programa de control, para controlar aviones no tripulados. Los vehículos aéreos no tripulados en sentido amplio incluyen vehículos aéreos no tripulados y modelos de aviones en sentido estricto.
Una aeronave multirotor se compone principalmente de un sistema de potencia, un cuerpo principal y un sistema de control. El sistema de potencia incluye un motor, potencia, regulador electrónico de velocidad y la parte principal incluye una hélice; marco, trípode y cardán; el sistema de control incluye control manual compuesto por receptor de control remoto y estación terrestre y controlador de vuelo compuesto por control principal, GPS, IMU, giroscopio electrónico y pantalla LED. Entre ellos, el quadcopter es un sistema subactuado de 4 entradas y 6 salidas que está controlado por PID, una red neuronal robusta, difusa, no lineal y adaptativa; En los últimos años, las tendencias de investigación en funciones de control de sistemas han ido en la dirección de grandes cargas útiles, vuelo autónomo, tecnología de sensores inteligentes, tecnología de control autónomo, tecnología de control colaborativo de formaciones de múltiples aviones y miniaturización. Algunas de las tecnologías clave son el establecimiento de modelos matemáticos, sistemas de suministro de energía, algoritmos de control de vuelo y navegación autónoma y vuelo inteligente.
2 Etapa de mejora y desarrollo del sistema de control
El sistema de control de los vehículos aéreos no tripulados multirrotor era originalmente un sistema de navegación inercial, con la ayuda de la tecnología de sistemas microelectromecánicos, formando el Sistema de navegación inercial EMES; después de la investigación sobre la eliminación de ruido de EMES, el problema del ruido de los datos del sensor se redujo efectivamente, mediante la investigación y aplicación de microcontroladores de velocidad constante y estructuras de sistemas no lineales, en 2005, se creó un avión no tripulado multirotor con relativamente estable. se produjo el rendimiento. El avión controla automáticamente el avión. La evaluación de sus aviones se puede analizar desde los aspectos de seguridad, carga, flexibilidad, mantenimiento, escalabilidad y estabilidad. Tiene las características de tamaño pequeño, peso ligero, bajo nivel de ruido, gran ocultación, uso de plataforma multiespacio, despegue y aterrizaje vertical, baja altura de vuelo, gran maniobrabilidad y gran capacidad para realizar tareas en términos de estructura; no sólo es muy seguro y fácil de desmontar, sino que tiene las características de bajo mantenimiento, hélice pequeña, bajo costo y control flexible.
3 Principios técnicos
3.1 Composición del sistema
El diagrama de bloques del esquema técnico general del sistema de misión multirotor no tripulado se muestra en la Figura 1; En la figura, no. El sistema de misión multirotor consta de un dron y una estación de trabajo en tierra. El UAV se compone de un UAV multirotor y una carga de misión; la estación de trabajo en tierra se compone de una unidad de comunicación por enlace de datos, una computadora de control industrial, un joystick de control de vuelo, etc.
3.2 Principios técnicos del sistema
3.2.1 Los drones multirrotor logran un control y mantenimiento de la actitud de vuelo estable ajustando con precisión el empuje de las hélices. Después de lo anterior, al comparar los UAV multirrotor, los helicópteros convencionales y los aviones de ala fija, se puede ver claramente que los UAV multirotor tienen ventajas de energía múltiple en el vuelo de misión, lo que mejora el rendimiento de las misiones de vuelo. manteniendo la actitud de vuelo y consumiendo mucha energía, asegurando así mejor su utilización, lo que resulta directamente en una mejora en el tiempo de resistencia y el rendimiento del transporte de carga en términos de estructura, se han realizado muchas simplificaciones y se ha mejorado el mecanismo de transmisión; omitido, lo que reduce en gran medida el ruido de funcionamiento, la probabilidad de fallas y los costos de mantenimiento.
3.2.2 La comunicación entre el dron y la estación de trabajo en tierra se conecta a través del enlace de datos del equipo, que desempeña el papel de intermediario de comunicación. También se debe lograr la comunicación entre el dron y la estación de trabajo en tierra. Comunicación tierra-aire. Un puente importante para el intercambio de información.
En el pasado, los UAV solo utilizaban comunicación punto a punto ordinaria para la conversión y conexión de información tierra-aire. Debido a la influencia de la distancia de transmisión de la señal, su rendimiento se vio seriamente afectado y solo podían realizar la transmisión de. Algunas señales de datos de control remoto simples.
Sin embargo, en este proyecto, la investigación sobre el sistema de misión multirrotor no tripulado se basa en la investigación del protocolo de enlace de datos MAVLink, y luego se integra razonablemente en la plataforma ARM del núcleo de control y enlace de datos terrestres, de manera efectiva Ha mejorado los problemas que existían en el enlace de transmisión de información a baja altitud en el pasado, y unificó las cinco áreas remotas de telemetría, señalización remota, control remoto, ajuste remoto y visualización remota, asegurando sin barreras. comunicación y, fundamentalmente, resolver el problema de la comunicación fluida entre personas y estaciones de trabajo terrestres. Entre ellos, la detección remota se refiere a la medición remota de voltaje, corriente, potencia, presión, temperatura y otras cantidades analógicas, entre ellos, la señalización remota se refiere al funcionamiento de interruptores eléctricos, equipos y equipos mecánicos remotos, operación y otros estados. monitoreo; control remoto se refiere al control y protección del estado de funcionamiento de equipos eléctricos remotos y dispositivos de mecanización eléctrica; ajuste remoto se refiere a la configuración y ajuste de los parámetros de trabajo y procesos estándar de equipos controlados remotamente; El ajuste de los parámetros de trabajo y los procesos estándar de los equipos controlados remotamente. Vision se refiere al monitoreo y registro del estado operativo seguro de los equipos remotos.
3.2.3 Los drones tradicionales requieren la operación manual del control remoto para controlar su actitud de vuelo durante el vuelo, lo que refleja las imperfecciones de sus programas automáticos y funciones monótonas. Sin embargo, la investigación de este proyecto sobre vehículos aéreos no tripulados, mediante el uso de software de planificación de misiones de vuelo en la estación de trabajo en tierra, ha mejorado efectivamente las deficiencias de funciones individuales en el pasado y ha aumentado directamente su funcionalidad. Entre ellos, el software de planificación de misiones de vuelo tiene una interfaz API de alta velocidad GoogleMap para realizar una planificación sencilla de rutas de vuelo de UAV en un mapa tridimensional. También puede iniciar su ruta para permitir el crucero automático, la ejecución de la misión de vuelo, el regreso, etc. .
4 Puntos técnicos clave y puntos de innovación
4.1 Puntos técnicos clave:
4.1.1 Comunicación de datos de información terrestre y aérea.
La aplicación de MAVLink, el protocolo de enlace de datos de equipos inteligentes avanzados, puede integrar eficazmente todos sus datos y resumirlos en el enlace de datos, integrando cinco operaciones remotas, reduciendo efectivamente el costo de múltiples estándares de comunicación. El módulo tiene problemas en otros aspectos, lo que mejora la eficiencia de la comunicación y garantiza que la función de comunicación se pueda utilizar de manera efectiva.
4.1.2 Resuelva el problema del control de actitud de vuelo
Sistema operativo integrado, aplicación en plataforma de procesador ARM, junto con sensores como giroscopios y algoritmos avanzados como el filtrado de Kalman, esto es mejor asegura que las funciones del sistema de control aumenten. Además, no solo realiza vuelos no tripulados, sino que también reduce efectivamente el consumo de energía y aumenta la utilización de energía en términos de control de vuelo.
4.1.3 Ampliación de aplicación en el campo del control industrial
Este proyecto se basa en las ideas de construcción e investigación de un mismo vehículo + múltiples cargas, y está diseñado para múltiples aviones de rotor del mismo modelo la carga de la misión con los mismos datos, las mismas interfaces eléctricas y mecánicas pueden cambiar rápidamente la carga, de modo que las misiones de vuelo se puedan cambiar y conectar bien y de manera estable, asegurando la practicidad del sistema y reduciendo el costo. de ejecución de la misión.
4.1.4 Mejorar las funciones de la estación de trabajo terrestre
A través de arquitectura C/S, lenguaje C#, plataforma .net, GoogleMap tridimensional, base de datos SQL, así como software de planificación de misiones terrestres y software de análisis de datos, mejorando así las funciones de la estación de trabajo en tierra, así como el grado de automatización e inteligencia, y brindando más comodidad a las operaciones del usuario.
4.2 Innovación técnica del proyecto
4.2.1 En drones y estaciones terrestres, mientras implantamos el enlace de datos MAVLink, fortaleceremos la mejora de las funciones generales del sistema e implementaremos de manera efectiva. unificación integral de Wuyao.
4.2.2 El filtrado de Kalman, el algoritmo de cuaterniones y la plataforma ARM integrada pueden controlar eficazmente su actitud de vuelo.
4.2.3 La investigación sobre el mismo vehículo + múltiples ideas de carga útil ha logrado la conversión efectiva del modo de ejecución de misión UAV.
4.2.4 Al mismo tiempo, la aplicación de software de planificación de misiones terrestres y software de análisis de datos ha mejorado la función de control del sistema y el grado de inteligencia del sistema.
5 Resumen
En resumen, a través del análisis del sistema de misión multirotor no tripulado, se encuentra que todavía existen muchas imperfecciones en la investigación de nuestro país en esta área. utiliza arquitectura C/S, lenguaje C#, enlaces de datos de equipos inteligentes avanzados, software de análisis de datos, etc. En comparación con aviones UAV anteriores, en términos de mejoras en la función del sistema, ha realizado telemetría, señalización remota, control remoto, ajuste remoto y control remoto. control en términos del modo de ejecución de la misión, realiza una conversión flexible en términos de actitud de vuelo, realiza un control inteligente sobre la base de la tecnología de control de vuelo multirrotor existente, evita efectivamente sus defectos anteriores y vuela de forma autónoma. La programación del software de control de tiempo, la provisión de este tipo de tarea de control de vuelo, realiza de manera efectiva la navegación autónoma y el vuelo inteligente durante el vuelo. ;