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使用陀螺仪提高四旋翼飞行器的状态估计
  • ISSN号:1671-4598
  • 期刊名称:计算机测量与控制
  • 时间:2013
  • 页码:-
  • 分类:TP249[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]淮海工学院电子工程学院,江苏连云港222005
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(61174013);江苏省高校自然科学基金(BK20110398);江苏省高校自然科学基金(08KJD520003).
  • 相关项目:基于权函数的流速剖面电磁感应测量原理与关键技术
中文摘要:

四旋翼飞行器已经引起了学者和无人机爱好者的明显的兴趣;四旋翼飞行器,也叫旋翼直升机,在空气中由4个交叉配置的转子提供升力,它具有垂直起飞和着陆(VTOL)的能力;文章的主要目的就是由可用的传感器设计卡尔曼滤波器来估计配有三轴加速度计和指南针传感器的四旋翼飞行器的状态;所估计的状态将被反馈给LQR控制器,以使得系统跟随给定的参考姿态;而当马达开始工作时,噪声就会出现;噪声对于加速度计来说是个特别严重的问题,而加速度计的数据是被用来估计俯仰和偏航角的;为了尽量减少来自传感器的噪音,将当前传感器的配置与3个角速率陀螺仪传感器融合在一起来提供有噪声测量的更准确的状态估计;仿真和实验结果表明,该方法可以提高卡尔曼滤波器状态估计的质量和数量。

英文摘要:

Quadrotor aircraft has a visible interest by scholars and admirers of Unmanned Aerial Vehicles . A quadrotor, or quadrotor helicopter, is an aircraft that becomes airborne due to the lift force provided by four rotors usually mounted in cross configuration which is ca- pable of Vertical Take--Off and Landing (VTOL). The main objective of this paper was to design a Kalman filter to estimate states quadro- tor aircraft having a tri--axis accelerometer and a compass as its sensors from the available sensors. The estimated states will be used to feed a LQR controller to make the system follow a given attitude reference. While the motors of quadrotor aircraft started to work, the noise was appearing. The noise is particularly serious for the accelerometer, whose data is used to estimate the pich and yaw angles. To try to reduce the noise coming from sensors, an option of sensor fusion using the current sensor configuration together with three angular rate gyroscopes is to provide more accurate state estimation from noisy measurements. The results of the simulations and experiments show that the method can improve the quality and quantity of states estimated by the Kalman filter.

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期刊信息
  • 《计算机测量与控制》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国航天科工集团公司
  • 主办单位:中国计算机自动测量与控制技术协会
  • 主编:苟永明
  • 地址:北京海淀区阜成路甲8号中国航天大厦405
  • 邮编:100048
  • 邮箱:ly@chinamca.com
  • 电话:010-68371578 68371556
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-4598
  • 国内统一刊号:ISSN:11-4762/TP
  • 邮发代号:82-16
  • 获奖情况:
  • 中国学术期刊综合评价数据库来源期刊,中国科技论文统计源期刊,“国家期刊奖百种重点期刊”
  • 国内外数据库收录:
  • 美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版)
  • 被引量:27924