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基于串级pid控制算法的压控大功率电流源

电子产品世界 2013年第8期20卷 36-38,41页

作者：周少伟李洲洋李芳雷少坤西北工业大学机电学院陕西西安710072

提出了一种基于串级pid控制算法的压控大功率电流源设计方案。该电流源在内环电路采用pid控制电路,提高电流响应速度;外环电路采用数字pid控制算法,精确控制电流输出的串级pid控制模式。与传统电流源相比,该电流源具有输出功率大,可输... 详细信息

提出了一种基于串级pid控制算法的压控大功率电流源设计方案。该电流源在内环电路采用pid控制电路,提高电流响应速度;外环电路采用数字pid控制算法,精确控制电流输出的串级pid控制模式。与传统电流源相比,该电流源具有输出功率大,可输出多路不同波形电流,且幅值频率可调范围大,脉冲电流上升时间短等优点,具有更好的通用性。

关键词：串级pid算法压控大功率电流源

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基于OpenMV的平衡跟随小车模型设计

电子制作 2024年第8期32卷 13-17,107页

作者：李佳奇黎灿贤俞权桂张声岚桂林理工大学机械与控制工程学院广西桂林541004

目前跟随车的使用领域非常受限,样式种类也十分单一,没有一个简单拓展性强的模型,为此设计一个基于OpenMV的平衡自动跟随小车模型,分别对模型的结构、硬件与软件进行设计。模型采用stm32f103c8t6单片机作为核心控制器,运行Freertos操作... 详细信息

目前跟随车的使用领域非常受限,样式种类也十分单一,没有一个简单拓展性强的模型,为此设计一个基于OpenMV的平衡自动跟随小车模型,分别对模型的结构、硬件与软件进行设计。模型采用stm32f103c8t6单片机作为核心控制器,运行Freertos操作系统。接收处理来自电机编码器信号与陀螺仪传感器反馈姿态信息,利用电机驱动模块,将从视觉模块OpenMV获得跟随目标的信息,进行视觉运算通过串级pid算法实现小车平衡转向前进,当丢失时间超过时间,则制动并提醒人,防止跟丢。通过实验分析结果,设计的模型的稳定性和实用性满足需求。

关键词：自动跟随串级pid算法 Freertos操作系统平衡小车

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四旋翼飞行器飞行控制系统研究

四旋翼飞行器飞行控制系统研究

作者：丁雪芳西安科技大学

学位级别：硕士

随着四旋翼飞行器被广泛地应用于航拍摄影、救援救灾、电力巡线、勘探检测等民用和军用领域,它已经越来越被人们所关注,成为近年来研究的热点。本文的主要研究内容是四旋翼飞行器的飞行控制,通过控制算法控制四旋翼飞行器在室内无GPS、... 详细信息

随着四旋翼飞行器被广泛地应用于航拍摄影、救援救灾、电力巡线、勘探检测等民用和军用领域,它已经越来越被人们所关注,成为近年来研究的热点。本文的主要研究内容是四旋翼飞行器的飞行控制,通过控制算法控制四旋翼飞行器在室内无GPS、北斗等定位信号的情况下达到可以自主定点定高稳定飞行,并保持良好的飞行姿态。首先深入分析了四旋翼飞行器的飞行原理,论述了机体坐标系和惯性坐标系之间的相互转换,欧拉角和四元数之间的相互转换。其次根据四旋翼飞行器的结构特点和飞行控制的需求,进行硬件整体设计,并划分为电机驱动模块、主控制模块、姿态模块、自主定位等模块。选择Arduino UNO和Arduino Nano组成主控制模块,姿态模块选用运动处理传感器MPU-6050负责飞行姿态数据的采集,自主定位模块选定超声波传感器Hc-SR04来传递飞行器的高度,视觉传感器Pixy来传递它的水平位置。此外,对飞行器的机架、电子调速器、无刷电机等主要部件进行硬件选型,搭建出一款实用可靠的四旋翼飞行器。然后,针对其四旋翼飞行器的结构特点和飞行控制需求,设计了飞行控制的软件结构。在经典pid控制的基础上使用位置式双闭环pid控制对飞行姿态、飞行水平位置及高度进行飞行控制,外环反映飞行状态(位移)误差,内环反映飞行状态(速度)误差,为了使最终的输出更加接近期望值,外环的输出再次作为内环的输入,也就是说通过外环和内环双重控制,从而达到使四旋翼飞行器飞行的更稳、更快,室内定位准确,并通过Arduino语言实现了位置式双闭环pid姿态控制和定位控制。最后,在Arduino平台上对各个传感器采集的数据进行误差矫正及融合,对编写的程序进行代码配置。在一个空旷的实验室放置一些目标,对四旋翼飞行器进行飞行姿态控制和室内自主定位控制的联合测试,通过多次飞行试验,运用调试技巧和经验,反复调节pid参数,达到了四旋翼飞行器在无GPS信号的情况下实现室内自主定点的稳定飞行。试飞结果表明,本文所用的位置式双闭环pid控制能够有效地对四旋翼飞行器飞行姿态和室内自主定位飞行进行稳定地控制。

关键词：四旋翼飞行器飞行控制定点飞行串级pid算法

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基于pid理论的仿生机器鱼位姿控制研究

基于PID理论的仿生机器鱼位姿控制研究

作者：宋英杰长春大学

学位级别：硕士

近年来,仿生机器鱼在管道巡护、水质监测等水下作业任务中扮演关键角色,致使仿生机器鱼的精确运动控制问题成为仿生水下机器人系统领域的研究热点之一。仿生机器鱼依靠鱼体、鱼鳍等与水相互作用产生流体动力,由于水环境的干扰和动力学... 详细信息

近年来,仿生机器鱼在管道巡护、水质监测等水下作业任务中扮演关键角色,致使仿生机器鱼的精确运动控制问题成为仿生水下机器人系统领域的研究热点之一。仿生机器鱼依靠鱼体、鱼鳍等与水相互作用产生流体动力,由于水环境的干扰和动力学的非线性,使得仿生机器鱼位姿（位置和方向统称为位姿）控制的精准度较低。本文以仿鲹科三关节机器鱼作为研究对象,对仿生机器鱼的位姿控制问题展开研究,主要研究内容如下:1.针对三关节仿生机器鱼的结构,建立系统坐标系,解算从世界坐标系到关节0随体坐标系以及各关节随体坐标系之间的转换矩阵,进行机器鱼游动过程中各关节的角速度、线速度、角加速度和线加速度的运动学分析,构建基于Kane方程的动力学模型。2.针对仿生机器鱼的位姿控制,依据机器鱼期望位姿与实际位姿的方向角和视线角所组成的角度误差、距离误差及其误差变化率作为外环pid控制器输入,外环pid控制器输出——期望线速度值和期望角速度值作为内环pid控制器的输入,线速度指令和角速度指令作为内环pid控制器的输出,运用串级pid算法,减少水环境的干扰,提高机器鱼的位姿控制精度。利用Microsoft Visual Studio 2010编写相应策略,将其分别应用到URWPGSim2D软件的仿真平台和多水下机器人协作控制系统平台上,证明所提算法的合理性和有效性。3.针对串级pid固定的内环比例、积分、微分系数不能够较好的适用于仿生机器鱼所面临的复杂水环境,为降低控制参数整定难度,对机器鱼的位姿控制进行自适应性改进,利用模糊控制实时调整串级pid算法中内环的控制参数,依据机器鱼期望位姿与实际位姿的方向角和视线角所组成的角度误差、距离误差及其误差变化率作为模糊控制器输入,比例、积分、微分系数作为模糊控制器输出,运用模糊自适应串级pid算法,提高机器鱼位姿控制精度的同时,加快了响应速度。

关键词：位姿控制 Kane方程串级pid算法模糊自适应串级pid算法

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基于四轴飞行器的定点投放系统设计

南阳理工学院学报 2018年第2期10卷 34-39页

作者：盖晓华张宏伟何运富南阳理工学院电子与电气工程学院河南南阳473004

本文综合运用传感器技术、遥感技术与控制算法,设计了一种基于四轴飞行器的定点投放系统,可以更有效地实现灾害救援。本系统采用STM32单片机为主控制器,结合姿态传感器、导航传感器、动力以及远程无线通讯部分,完成了系统的硬件设计;软... 详细信息

本文综合运用传感器技术、遥感技术与控制算法,设计了一种基于四轴飞行器的定点投放系统,可以更有效地实现灾害救援。本系统采用STM32单片机为主控制器,结合姿态传感器、导航传感器、动力以及远程无线通讯部分,完成了系统的硬件设计;软件部分设计了传感器数据采集、惯性测量和姿态角解算、串级pid控制以及定点投放控制程序。试验结果表明,该系统实现了定点投放功能,达到预期目标。

关键词：单片机姿态解算串级pid算法定点投放控制算法上位机监控

基于STM32的四旋翼无人机目标跟踪系统设计

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电子技术与软件工程 2023年第3期 154-157页

作者：查雪红钟小勇李俊范李佳奇张伊晴江西理工大学理学院江西省赣州市341000

本文针对四旋翼无人机的目标跟踪难点问题,设计了一种适用于多种场合的四旋翼无人机目标跟踪系统。该系统以STM32F407为核心,搭载九轴传感器、光流、气压计、OpenMV等模块,通过姿态解算和光流解耦合算法,计算出无人机精确的实时姿态和高... 详细信息

本文针对四旋翼无人机的目标跟踪难点问题,设计了一种适用于多种场合的四旋翼无人机目标跟踪系统。该系统以STM32F407为核心,搭载九轴传感器、光流、气压计、OpenMV等模块,通过姿态解算和光流解耦合算法,计算出无人机精确的实时姿态和高度,并通过串级pid算法,实现稳定的飞行控制,在此基础上,通过OpenMV视觉模块进行颜色识别,确定目标位置。经实际测试四旋翼无人机能实现目标跟踪、可扩展性高、适应性强。

关键词：四旋翼无人机 STM32 姿态解算串级pid算法 OpenMV 目标跟踪

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四轴遥控飞行器的研制

智能机器人 2019年第5期 45-49页

作者：程王峰陈茂繁杨钊陶冶朱弘弘王晓慧郑权权张军政安徽新华学院

本文以STM32F103T8U6为四轴飞行器的主控芯片,选择SX1278作为遥控与主控的通信芯片。以STC12C2052AD为遥控器的主控芯片,根据遥控指令传输控制信号,通过控制信号输出飞行器当前的姿态角、高度等信息,最终反馈给上位机。通过上位机对四... 详细信息

本文以STM32F103T8U6为四轴飞行器的主控芯片,选择SX1278作为遥控与主控的通信芯片。以STC12C2052AD为遥控器的主控芯片,根据遥控指令传输控制信号,通过控制信号输出飞行器当前的姿态角、高度等信息,最终反馈给上位机。通过上位机对四轴的姿态进行调整和对四轴的模拟,使用MPU6050输出角速度微分,也就是利用各轴角加速度来监控四轴的稳定。通过调节串级pid算法中的内外环P、I、D值对输出的角速度的微分进行测试,然后利用四元数对于姿态角进行模拟分析,从而大幅度提高四轴的稳定性。在提高稳定性的基础上,顺利地完成航拍,载荷飞行,以及各项飞行任务等等。

关键词：四轴飞行器串级pid算法四元数 MPU605 上位机 STM32F103T8U6 SX1278芯片 STC12C2052AD