什么是四轴协同法？

四轴无人机群协同控制系统开发

机电信息2022-05-19 21:10

关键词:编队协作系统

介绍

随着新材料、机电一体化、惯性导航系统和控制技术的发展，加上四轴飞行器价格低廉、操作灵活、控制性能稳定、对环境适应能力强、避免人员伤亡等特点，近年来在军事和民用领域得到了广泛应用。但单机在面对复杂环境时存在功能有限、载荷有限、效率低等问题，影响了各项任务的可执行性和完成。近年来，国内外许多专家学者发现，借鉴自然界生物群体的协调机制，可以解决上述问题。群体智能和由此发展而来的机器人学都是从对动物的研究中诞生的。许多动物群体使用的协调机制已被证明能够解决各种复杂的问题。比如蚁群算法、粒子算法等智能工程的设计灵感就来自于生物学。自然界中鱼、鸟、蜂的集群行为对无人机群的飞行控制很有启发。

在此背景下，本文围绕本地通信和分布式控制展开无人机群协同系统的研究。通过将生物集群行为与机器人技术相结合，设计了一种动态调整无人机编队的系统，使多架无人机可以在三维空间中独立地排列在特定的结构中，使其在飞行过程中保持稳定的队列，并可以根据外界条件和任务要求进行动态调整，从而使整个机群协调一致。

为了进一步研究和开发四轴无人机群的协同控制系统，本文从结构设计、系统开发和飞行试验三个方面进行了详细阐述。

1的结构设计

在结构设计方面，本文在现有优秀四轴飞行器结构的基础上，进行了适当的改进和传感器设置，以更好地测试和验证四轴飞行器无人机群的协同控制系统。如图1所示，设计为微型四轴无人机，主要由空心杯电机、旋翼、框架、飞行控制器、光流传感器五部分组成。四轴无人机以“X”模型为四旋翼模式，以面向北方的罗盘为飞行正方向，因此统一正方向有利于更好地规划编队的三维空间布局，快速动态调整。飞行控制器中嵌入了3.7V锂电池和T0F(TimeofFlight)传感器，从而有效减小了飞机的体积。为了使无人机群按照规律动态调整，在无人机正下方设置了光学流量传感器，可以有效抑制无人机漂移，从而趋向于在飞行方向匀速运动。