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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
黄捷 李泽毅
针对四旋翼无人机编队变换能耗优化仿真教学，该文以多无人机编队切换应用中存在无人机能耗不平衡的案例作为典型教学内容，提出了基于无人机编队能耗优化的仿真教学模式，设计了无人机集群编队队形变化能耗最优仿真教学总体方案，阐明各个无人机无碰撞地驶向目标点的实现思路。搭建的仿真教学实例有效地解决了无人机编队飞行时间短的问题。此设计已经用于研究生“无人机控制技术”的课程教学，可激发学生在传统算法上进行优化的创新思维。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
温凯 陈缪
针对无人机培训教学的需求,研制了一款适用于无人机教学的全尺寸四旋翼无人机教学平台,并开发了配套的课程。该平台实现了将无人机带入课堂,并真实飞行,增加了无人机操作的安全性和便捷性。配套课程能够通过与无人机互动实现相关基础知识和理论的学习。该平台建立了逼真的飞行操作环境,具备教学和实时显示功能,可完成无人机的各种训练操作程序,既满足培训要求,又节约费用、降低风险,可以大大提高无人机培训效率,缩短培训时间。
关键词：
四旋翼无人机 教学平台 课程开发
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
李晓鹏 胡鹏程 徐照丽 晋艳 杨宇虹 郑邦友 段涛 郭焱
利用低空无人机获取农田信息,具有实时以及灵活性高、成本低等优势。为快速、精确监测大田规模化种植作物的生长发育状况,以四旋翼无人机为平台,结合数字图像技术,建立快速获取大田烟株中前期图像的方法。结果表明,在天空辐射条件较稳定的条件下,采用较低的飞行高度(如20m)航拍获取田块图像,能够得到清晰的拼接图像和三维重建效果;采用基于决策树的植被分割算法将烟草和非植被部分分割后,得到较高精度的大田植株图像。在此基础上进行大田烟草缺苗数估测,所估算的缺苗数与实测值吻合较好。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
胡改玲 桂亮 权双璐 郭婷 王永泉 王军平
针对四旋翼无人机飞行过程中遇到信号干扰时姿态控制性能变差的问题,设计了基于串联模糊自整定PID控制器。系统采用串级PID控制算法,在内环角速度控制器中加入了模糊自整定PID参数控制器,提高了系统稳定性和抗干扰能力。在无人机飞行控制实验过程中响应速度快,振荡幅度小,缩短了系统稳定的调整时间。在该实验系统的基础上开设了本科生开放创新实验——四旋翼无人机控制系统设计,有效提高了学生专业知识运用能力和创新能力。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
张青松 贾山 陈金宝 徐颖珊 佘智勇 蔡成志 潘一华
轻量化是飞行器设计及优化的关键指标,直接影响飞行器的作战效能。该文针对大展弦比组合式无人机中的单体无人机承力结构设计及轻量化设计需求,建立组合体无人机单体机翼框架模型,提出了在气动循环载荷作用和疲劳寿命的约束下,对机翼主要传力构件进行拓扑优化的整体设计优化方法:首先,通过有限元方法分析机翼全工况下气动载荷;其次,在极限载荷循环作用下分析机翼全域的疲劳寿命特性;最后,通过拓扑优化技术对单体机翼承力框架进行体积优化设计,优化后机翼框架减重35%,有效实现了机翼框架的轻量化设计目标。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李滨 杨笑天 王述洋
为优化设计森林防火小型无人机的机身，降低机身质量，减少空气阻力，以双尾撑固定翼无人机为基础，利用Ｓｏｌｉｄ ＷｏｒｋＳ建立机身模型进行结构设计，并利用ＡＮＳＹＳ－ＦｌＵＥＮＴ对机身进行数值模拟。采用ＡＮＳＹＳ ｉＣＥＭ ＣＦｄ网格生成器生成ＰｒｉＳＭ网格结构进行网格划分，对机身进行气动分析。通过ＦｌＵＥＮＴ仿真对设计进行改进，分析改进前后的流体场、阻力和质量差异。结果表明：可以采用ＡＮＳＹＳ－ＦｌＵＥＮＴ软件对森林防火小型无人机机身进行气动外形优化。机身的气动外形优化对减少阻力有明显的影响，改进后机身所受空气阻力减少了４５．９％，机身质量减轻了２７．８％。
关键词：
森林防火 无人机 优化设计 气动外形
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
黄号 马文卉 李家诚 方洋旺
为保障固定翼无人机编队在未知障碍环境下的安全飞行,该文针对固定翼无人机编队飞行控制方法展开研究。在深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG)的基础上,引入贪婪选择构建了Greedy-DDPG算法,训练长机模型实现避障控制;并结合人工势场的方法和领从一致性设计了僚机群避障避碰控制策略,确保僚机能够规避障碍,跟随长机执行飞行任务。数值仿真实验结果显示, Greedy-DDPG算法的训练时长比DDPG算法的缩短了5.9%,避障的泛化能力得到提升; Monte Carlo仿真实验验证结果显示,本文方法具有良好的鲁棒性。采用该方法可实现无人机编队协同飞行,对于保障无人机编队在未知环境中的飞行安全具有重要意义。
关键词：
编队控制 避障避碰 强化学习 集中式协同
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马忠丽 刘宏达 张兰勇 彭秀艳
为帮助学生更好地学习微型无人机相关知识,设计建成一体化的微型四旋翼无人机半物理虚拟仿真实验平台。由可升降装置和万向节联结组成平台基底,地面站软件对四旋翼无人机进行在线控制,四旋翼无人机虚拟系统利用Unity3D搭建。通过虚拟运动场景搭建、运动控制和物理系统,完成四旋翼无人机的虚拟仿真实验。制作了四旋翼无人机组装动画,由实验平台的用户界面系统将实验平台的各个部分结合起来。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
岳鹍 张月新 宋光坤
随着无人机作业工况复杂性的提升，对其控制精度提出了更高要求，需结合多种因素对无人机控制系统和结构特性进行建模并开展改进研究。该文章提出了基于虚拟力分析的全柔性共轴旋翼无人机路径跟踪方法：首先，基于旋翼柔性变形的受力形变模型构建全柔性共轴旋翼无人机动力学模型；然后，依据虚拟力分析方法制定虚拟力反馈控制律，并利用长短时记忆网络实现基于虚拟力反馈无人机路径跟踪；最后，开展模型特性分析及仿真实验，验证了所提方法在抵抗外界干扰方面具有有效性和鲁棒性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李瑞 史莹晶 李佳津
为提升本科生的工程实践能力,设计了一套基于MATLAB和Gazebo的四旋翼飞行器联合仿真平台。该平台包括飞行器建模模块、控制算法设计模块和仿真结果显示模块。为适应不同的飞行场景,设计了三种具有不同功能的控制器。仿真结果采用了两种显示方式,在MATLAB中显示仿真数据曲线,进行实验结果分析;在Gazebo中显示三维仿真结果动画,使学生直观地看到控制效果。该仿真平台不但适用于教学过程,用以提升学生对系统建模与仿真及控制器设计的理解,对实际飞行器调试也具有指导意义。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
屈晓波 吕永玺 王长青
探索了飞翼布局无人机的设计思路,完成了2种设计方案,利用CFD方法获得了该飞机基本气动数据,建立了方案B的CATIA三维数字样机,实现了实验平台的制作、装配和测试工作,基于该实验平台开展了一系列飞行实验。CFD计算结果和试飞数据验证了设计方法的可行性,体现了实验平台的通用性及良好的工程应用前景。
[期刊] 科技管理研究
[作者]
韩秋明 王革
梳理美国政府关于无人机系统的系列通报和其他研究报告,基于三螺旋理论,从政府、大学和产业的角度剖析美国无人机发展的基本策略,分析3方面主体各自的角色和相互交叉、彼此协同的职能,构建三螺旋模型;在此基础上,总结相关经验,对我国无人机发展提出建议。
[期刊] 工业工程与管理
[作者]
彭勇 张永辉 黎元钧
无人机具有飞行不受地形限制等优点而被应用于提升城市物流配送“最后一公里”效率实践，但无人机配送受到最大飞行时间及最大载重等限制。结合卡车与无人机配送特点，研究了一类考虑无人机辅助的卡车配送路径优化问题；考虑无人机最大飞行时间、最大载重和飞行速度等因素，以配送完成时间最短为目标建立混合整数规划模型；采用结合自适应K-means聚类搜索的混合变邻域搜索算法进行求解。基于Solomon Benchmark C101、R101、RC101构建算例，分析结果表明：嵌入简单启发式算法的混合变邻域搜索算法能够较好求解所提出的路径优化问题，并能提高物流配送服务时效性；无人机飞行速度受载重影响越小，飞行持续时间越长，越有利于缩短配送时间。
[期刊] 运筹与管理
[作者]
乐健驿 宋业新 陈洋
多舰载无人机协同对海上目标攻击的任务规划是有效提高无人机海上作战能力的关键技术之一。不同于陆基起降平台，舰载无人机的起降平台为复杂海洋环境下的移动平台。针对这一特点，考虑了舰载无人机起降场为存在时间窗口约束的移动起降场、完成任务所需空中时间以及生存威胁等各方面因素，以攻击收益最高、无人机损毁最小为目标建立了多目标任务规划模型，并给出了双种群优化算法对其进行求解。通过与经典的NSGA-2、SPEA2等多目标优化算法进行对比，仿真结果表明该方法是可行、有效的。
关键词：
舰载无人机 双种群优化算法 任务规划
[期刊] 工业工程
[作者]
李妍峰 李佳 向婷
基于无人机配送优势，提出一类无人机与卡车分区域协同配送问题。考虑需求稀疏地区由无人机配送，需求密集地区由卡车与无人机协同配送的情形。由于无人机的载重能力较小，无人机访问的顾客需求允许被拆分。结合无人机与卡车的访问路径关系，以最小化运输成本和使用卡车的人力成本为目标建立混合整数规划模型，并设计一种改进变邻域搜索算法对问题进行求解。小规模算例的特性分析表明，运输成本对无人机的载重能力及单位运输成本敏感性较高。多个不同规模的算例测试表明，改进变邻域搜索算法能在较短时间内有效求解各规模算例，且算法稳定性较好。
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