扩大 Kestrel 的采用范围 • 575 个有效许可证持有者(截至 2018 年 1 月 1 日) • 21 个国防组织(实验室、工程和测试中心)积极使用 Kestrel • 所有主要制造商都在积极评估 Kestrel • 5 个隶属于其他联邦机构的组织使用 Kestrel 支持美国政府计划 • 4 个选定的美国学术机构和服务院校使用 Kestrel 支持国防部计划
无人机在民用领域的应用越来越广泛。四轴飞行器是一种经过广泛研究的无人机,是新型控制技术的绝佳试验台。四轴飞行器的一些预期用途需要在受限环境中运行,其中物体与飞行器距离很近。在这些条件下,飞行会受到气动相互作用(力和扭矩)的影响。直观地讲,这些相互作用可以看作是气流从周围环境中反弹回飞行器。开发用于描述此类相互作用的有效计算方法仍有待改进,因为现有的精确模型需要大量的计算负荷,并且不能用于四旋翼飞行器的实时控制回路。这项研究假设,使用一个可以实时部署并近似气动相互作用行为的简化数学模型,可以改善四旋翼飞行器的飞行控制。为了证实这一假设,我们的目标是开发一种有效的气动相互作用模型,该模型可以从模拟和实验数据中检索出来。为解决这个问题,我们将探索三个主要知识领域:控制理论、人工智能和流体力学。作为初步进展,我们提出了非线性四旋翼控制的数值优化技术。
小型飞行机器人可以通过保持恒定的发散度,利用仿生光流进行着陆动作。但是,光流通常是根据标准微型摄像机记录的帧序列估算出来的。这需要在机上处理完整图像,限制发散度测量的更新率,从而限制控制回路和机器人的速度。基于事件的摄像机通过仅以微秒时间精度测量像素级亮度变化来克服这些限制,从而为光流估计提供了一种有效的机制。据我们所知,本文首次将基于事件的光流估计集成到飞行机器人的控制回路中。我们扩展了现有的“局部平面拟合”算法,以获得改进的、计算效率更高的光流估计方法,该方法适用于各种光流速度。该方法已针对真实事件序列进行了验证。此外,介绍了一种基于事件的光流估计发散的方法,该方法考虑了孔径问题。开发的算法在四旋翼飞行器上的恒定发散着陆控制器中实现。实验表明,使用基于事件的光流,可以在很宽的速度范围内获得准确的发散估计。这使四旋翼飞行器能够执行非常快速的着陆机动。
本文介绍了四轴飞行器原型的发展,包括四自由度 (4DOF),也有可能在龙卷风中旋转(偏航、俯仰和滚转)或长时间旋转 z(高度)。目标是使用商业四轴飞行器(传感器和参与者)的主要量化组件,并使用 PID、LQR 和滑模技术来控制高度和高度的应用。系统模型部分,大多数是特定的信息、使用的组件和最终的控制者、模拟和应用程序。
本文介绍了具有四个自由度 (4DOF) 的四轴飞行器原型的开发,该原型允许飞行器绕三个轴(偏航、俯仰和滚转)旋转以及沿 z 轴(高度)的位移。目标是获得使用商用四轴飞行器中最多组件(传感器和执行器)的工作台原型,并使用 PID、LQR 和滑模技术将其用于姿态和高度应用。从系统建模开始,展示其规格、使用的组件,最后以控制器的开发、仿真和应用结束。
近年来,四旋翼飞行器控制设计研究迅速增多。四旋翼飞行器的线性控制器设计已在多项工作中实现,如线性二次调节器 (LQR) 和比例积分微分 (PID) (Khatoon 等,2014) (Reyes-Valeria 等,2013)。非线性控制设计也已通过不同的技术实现,如反步法 (Das 等,2009)、滑模 (Runcharoon 和 Srichatrapimuk,2013) 和反馈线性化 (Saif,2009)。 (Castillo 等,2005) 将非线性控制算法与 LQR 控制律的性能进行了比较。结果表明,线性控制器应用于非线性系统时响应不稳定,而非线性控制器则表现出稳定的响应。 (Gomes 等人,2016) 使用 AR.Drone 四旋翼飞行器和 Vicon 运动捕捉系统跟踪移动目标,并使用比例微分 (PD) 控制器进行线性定位。 (Mashood 等人,2016) 展示了两架 AR.Drone 沿平方路径飞行的实验结果,使用 VICON 系统和 MATLAB/SIMULINK 进行反馈和控制实现。这可以通过 AR Drone Simulink 开发套件 (ARDSDK) 实现。 (Campbell 等人,2012) 展示了四旋翼飞行器自动驾驶仪的设计和实现,使无人机能够起飞、从一个位置转移到另一个位置并降落在所需位置。
近年来,四旋翼飞行器控制设计研究迅速增多。四旋翼飞行器的线性控制器设计已在多项工作中实现,如线性二次调节器 (LQR) 和比例积分微分 (PID) (Khatoon 等人,2014) (Reyes-Valeria 等人,2013)。非线性控制设计也已通过不同的技术实现,如反步法 (Das 等人,2009)、滑模 (Runcharoon 和 Srichatrapimuk,2013) 和反馈线性化 (Saif,2009)。(Castillo 等人,2005) 将非线性控制算法与 LQR 控制律的性能进行了比较。结果显示,线性控制器应用于非线性系统时,响应不稳定,而非线性控制器则显示稳定响应。(Gomes 等人,2016) 使用 AR.Drone 四旋翼飞行器和 Vicon 运动捕捉系统跟踪移动目标,并使用比例微分 (PD) 控制器进行线性定位。(Mashood 等人,2016) 展示了两架 AR.Drone 使用 VICON 系统和 MATLAB/SIMULINK 进行反馈和控制实现,沿平方路径飞行的实验结果。这可以通过 AR Drone Simulink 开发套件 (ARDSDK) 实现。(Campbell 等人,2012) 展示了四旋翼飞行器自动驾驶仪的设计和实现,使无人机能够起飞、从一个位置移动到另一个位置并降落在所需位置 -
2003 年协和式飞机的停飞也意味着超音速商业运输的终结。然而,各种公司和初创公司(如 Aerion Corporation 和 Boom Technology)以及研究机构(如 NASA)仍然相信超音速商业运输的概念,并在过去几年中一直在开发飞机和技术,试图使其在技术和经济上可行。为了使超音速商业运输可行,研究重点必须放在通过大幅提高燃油效率、大幅减少污染物排放以及降低产生的噪音(无论是在机场附近还是在超音速时)来最大限度地减少对环境的影响。作为 2016/17 年 NASA/DLR 联合航空设计挑战赛的一部分,一个学生团队将提交一架概念飞机设计,该飞机将于 2025 年投入使用,并能满足如此严格的标准。这项任务以跨学科的方式进行,首先对现有技术和可用技术进行全面分析,同时考虑可能任务的经济性。然后对机身、机舱和机翼设计方面的适当飞机配置进行研究,然后进行彻底的空气动力学设计和分析。最后介绍了飞机的性能及其与适当参考飞机的比较。整个设计基于标准