在工程实践中,四旋翼无人机因其灵活的操作性能和多样的应用领域而受到广泛关注。为确保无人机能够精准地执行飞行任务,对其位置和姿态进行准确控制至关重要。在这项研究中,研究人员采用了经典的PID控制策略,并通过Matlab/Simulink平台构建了相应的仿真模型。通过该仿真环境,可以对四旋翼无人机进行轨迹跟踪控制,即设计出期望的飞行路径,然后通过PID控制器使无人机沿着这个路径飞行。 PID控制,即比例-积分-微分控制,是一种广泛应用于工业过程控制中的反馈控制算法。在无人机控制领域,PID控制器通过对飞行器的位置偏差和姿态偏差进行实时的计算,以此来调整各个旋翼的转速,从而实现对无人机位置和姿态的精确控制。为了提高控制效果,研究中采用了双环PID控制策略,即包含位置环和姿态环的双闭环系统。位置环PID控制器负责处理无人机在三维空间中的位置信息,保证其按照预定轨迹飞行;而姿态环PID控制器则负责调整无人机的俯仰、翻滚和偏航角,确保其姿态稳定。 为了进一步提升控制的精确性,仿真中设计了3D螺旋轨迹,这是一种在三维空间中实现复杂动态飞行的轨迹。在该仿真模型中,研究者可以通过改变螺旋轨迹的参数来调整飞行的复杂度和难度,以此检验PID控制器在各种飞行条件下的适应性和稳定性。 除此之外,仿真模型还提供了断开位置环的选项,这允许操作者单独控制姿态环。在某些特定的应用场景下,可能只需要对四旋翼无人机的姿态进行精确控制,而不需要其完成复杂的轨迹飞行。例如,在空中摄影中,稳定的姿态可以保证拍摄质量,而拍摄轨迹可能是预先设定的直线或固定点悬停,这时断开位置环的控制方式就显得非常有用。 在仿真文件中,track3D.m是一个Matlab脚本文件,它可能包含了用于生成三维螺旋轨迹的算法,以及实现PID控制逻辑的代码。1.PNG和2.PNG是两张图像文件,它们可能是仿真模型运行的截图,展示了无人机在不同飞行阶段的姿态或位置信息。而quadcopter_2022b.slx是Simulink的模型文件,通过这个文件可以直接在Simulink环境中打开和编辑仿真模型,进行参数调整和仿真测试。 通过这套仿真系统,研究人员和工程师可以在无风险的环境下测试和优化四旋翼无人机的控制算法,以实现更为稳定和可靠的飞行控制效果。
2025-10-29 19:29:12 168KB 双环PID 轨迹跟踪
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内容概要:本文介绍了使用Matlab仿真复现四旋翼无人机ADRC姿态控制器的过程。文章首先阐述了四旋翼无人机的姿态模型、力矩方程和角运动方程,解释了这些数学模型如何描述无人机的姿态变化及其响应机制。接下来,重点介绍了ADRC控制器的设计思路和实现方法,展示了如何通过三个独立的ADRC控制器分别控制无人机的滚转、俯仰和偏航姿态。文中还详细描述了在Matlab中进行仿真的步骤,包括建模、参数调整和实验验证,最终证明了ADRC控制器的有效性和鲁棒性。 适用人群:对无人机控制技术和Matlab仿真感兴趣的科研人员、工程技术人员及高校相关专业学生。 使用场景及目标:适用于希望深入理解四旋翼无人机飞行动力学和先进控制算法的研究者;目标是在不同环境条件下实现无人机稳定姿态控制。 其他说明:文章不仅提供了理论分析,还有详细的代码示例,帮助读者更好地理解和应用所学知识。
2025-09-28 22:35:15 325KB Matlab 姿态控制
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内容概要:本文介绍了使用MATLAB仿真复现四旋翼无人机ADRC姿态控制器的过程。文章首先阐述了四旋翼无人机的姿态模型、力矩方程和角运动方程,解释了这些数学模型如何描述无人机的姿态变化及其响应机制。接下来,重点介绍了ADRC控制器的设计思路,包括针对滚转、俯仰和偏航三个姿态角分别设计的ADRC控制器。通过MATLAB的Simulink工具,作者实现了无人机模型和控制器模型的搭建,并通过多次仿真实验验证了ADRC控制器的有效性和鲁棒性。文中还提供了一段简化的MATLAB代码示例,展示了仿真过程的关键步骤。 适合人群:对无人机控制系统感兴趣的科研人员、工程技术人员及高校相关专业学生。 使用场景及目标:适用于希望深入理解四旋翼无人机飞行动力学和先进控制算法的研究者和技术开发者。通过本文的学习,可以掌握ADRC控制器的设计方法及其在无人机姿态控制中的应用。 其他说明:本文不仅提供了理论分析,还包括详细的仿真操作指导,有助于读者从实践中加深对ADRC控制器的理解。
2025-09-28 21:43:15 267KB
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基于自抗扰算法的四旋翼无人机姿态控制与轨迹控制研究(附参考资料),基于自抗扰算法的四旋翼无人机姿态控制与轨迹控制研究(附参考资料),基于自抗扰算法的四旋翼无人机姿态控制 本程序基于MATLAB中Simulink仿真和.m函数文件。 附有相关参考资料,方便加深对自抗扰算法的理解。 另有无人机的轨迹控制,编队飞行相关资料,可一并打包。 ,自抗扰算法; 四旋翼无人机姿态控制; MATLAB仿真; .m函数文件; 轨迹控制; 编队飞行,自抗扰算法驱动的四旋翼无人机姿态控制仿真程序:附轨迹编队飞行资料 本文研究了自抗扰算法在四旋翼无人机姿态控制与轨迹控制中的应用,重点分析了该算法在提高四旋翼无人机飞行稳定性、准确性和抗干扰能力方面的作用。通过MATLAB的Simulink仿真环境以及编写.m函数文件,研究者得以构建出四旋翼无人机的姿态控制模型,并对其进行了详细的仿真测试。研究表明,自抗扰算法在处理四旋翼无人机复杂动态过程中的外部干扰和内部参数变化具有较好的适应性和稳定性。 自抗扰算法是一种新型的控制策略,它结合了传统控制理论与现代控制理论的优点,能够自动补偿和抑制系统中的各种不确定性和干扰,提高控制系统的性能。在四旋翼无人机的姿态控制与轨迹控制中,自抗扰算法的核心优势在于能够实现快速准确的动态响应,以及对飞行器模型参数变化和外部环境干扰的鲁棒性。 MATLAB中的Simulink是一个强大的仿真工具,它允许用户通过直观的图形界面搭建复杂的动态系统模型,并进行仿真和分析。在本研究中,Simulink被用来模拟四旋翼无人机的姿态控制过程,并通过.m函数文件实现自抗扰算法的程序化控制。这样不仅提高了仿真效率,还便于对控制算法进行调整和优化。 四旋翼无人机的轨迹控制是另一个重要的研究方向。它关注的是如何设计控制算法使得无人机能够按照预定的轨迹进行飞行。本研究中不仅包含了姿态控制的内容,还扩展到了轨迹控制,甚至编队飞行的相关资料,提供了对于四旋翼无人机飞行控制的全面认识。编队飞行的研究对于无人机群协同作战、救援任务等具有重要的应用价值。 通过本研究提供的技术摘要、分析报告和仿真结果,研究者和工程师可以更深入地理解自抗扰算法在四旋翼无人机控制中的应用,并通过附带的参考资料进一步探索和完善相关理论和技术。这项研究不仅推动了四旋翼无人机飞行控制技术的发展,也为未来无人机在多个领域中的应用开辟了新的可能性。
2025-09-24 10:24:55 6.51MB
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标题“51单片机通过MPU6050-DMP获取姿态角例程”解析 “51单片机通过MPU6050-DMP获取姿态角例程”是一个基于51系列单片机(一种常见的8位微控制器)的程序示例,用于读取MPU6050传感器的数据,并通过其内置的数字运动处理器(DMP)计算设备的姿态角(如倾斜角度、旋转角度等)。MPU6050是一款集成三轴加速度计和三轴陀螺仪的六自由度传感器,广泛应用于运动控制和姿态检测领域。该例程利用MPU6050的DMP功能,由DMP处理复杂的运动学算法,例如姿态融合,将加速度计和陀螺仪的数据进行整合,从而提供稳定且实时的姿态估计,减轻主控MCU的计算负担。最终,姿态角数据通过LCD1602显示屏以字符形式可视化展示,为用户提供直观的反馈。 从标签“51单片机 6050”可知,该项目主要涉及51单片机和MPU6050传感器这两个关键硬件组件。51单片机基于8051内核,因编程简单、成本低而被广泛应用;MPU6050作为惯性测量单元(IMU),可测量设备的线性和角速度。文件名“51-DMP-NET”可能表示这是一个与51单片机及DMP相关的网络资源或代码库,其中可能包含C语言等适合51单片机的编程语言的源代码、配置文件、用户手册、示例程序,以及可能的调试工具或IDE项目文件。 实现该项目需以下步骤:首先是硬件连接,将51单片机与MPU6050通过I2C接口正确连接,同时将LCD1602连接到51单片机的串行数据线和控制线上;接着是初始化设置,配置51单片机的I/O端口,初始化I2C通信协议,设置MPU6050的工作模式和数据输出速率;然后是DMP配置,启用MPU6050的DMP功能,加载预编译的DMP固件,并设置DMP输出数据的中断;之后是数据读取,通过中断服务程序从DMP接收姿态角数据,数据通常以四元数或欧拉角形式呈现;再接着是数据显示,将姿态角数据转换为可读的度数格
2025-09-13 15:47:45 56KB 51单片机 MPU6050-DMP
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Matlab领域上传的视频是由对应的完整代码运行得来的,完整代码皆可运行,亲测可用,适合小白; 1、从视频里可见完整代码的内容 主函数:main.m; 调用函数:其他m文件;无需运行 运行结果效果图; 2、代码运行版本 Matlab 2019b;若运行有误,根据提示修改;若不会,私信博主; 3、运行操作步骤 步骤一:将所有文件放到Matlab的当前文件夹中; 步骤二:双击打开main.m文件; 步骤三:点击运行,等程序运行完得到结果; 4、仿真咨询 如需其他服务,可私信博主; 4.1 博客或资源的完整代码提供 4.2 期刊或参考文献复现 4.3 Matlab程序定制 4.4 科研合作
2025-09-10 09:49:20 7.39MB matlab
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内容概要:本文详细介绍了利用Simulink进行卫星姿态轨道控制(姿轨控)仿真的全过程。文章首先概述了姿轨控的基本概念及其重要性,随后深入探讨了姿态控制和轨道控制两大核心模块的具体实现细节。姿态控制方面,重点讲解了四元数反馈、PD控制以及反作用飞轮模型的设计与优化;轨道控制则涉及开普勒方程的应用、摄动模型的构建及轨道递推算法的实现。此外,文中还分享了许多实际调试过程中遇到的问题及解决方案,如数值稳定性的维护、单位一致性检查、采样率匹配等。最后,作者强调了仿真精度与计算速度之间的权衡,并提出了一些提高仿真实效性的建议。 适合人群:航空航天领域的研究人员、工程师以及对卫星姿轨控仿真感兴趣的高校师生。 使用场景及目标:①帮助读者掌握Satulink环境下卫星姿轨控仿真的基本流程和技术要点;②提供常见问题的解决方案,提升仿真的可靠性和准确性;③启发读者思考如何进一步优化仿真模型,以适应不同的应用场景。 阅读建议:由于涉及到较多的专业术语和复杂的数学公式,建议读者在阅读时结合相关背景知识,逐步理解各个模块的功能和相互关系。同时,对于提供的代码片段,最好亲自运行一遍,以便更好地掌握其中的关键技术和调试技巧。
2025-09-10 09:34:54 777KB
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内容概要:本文详细介绍了一个使用 C++ 结合 OpenCV 部署 YOLOv11-Pose 姿态估计 ONNX 模型的实例项目。该项目不仅能实现实时的人体姿势估计功能还让用户可根据自身需求调整各种检测指标如置信度门限。同时,文中详细介绍了项目背景、特点、改进方案、必要的注意事项及其具体的实现步骤包括了所需数据的格式和预处理流程并且提供了完整且注释详尽的样例源代码帮助新手开发者快速搭建起自己的实时姿态估计系统。 适用人群:具备一定 OpenCV 操作经验的研究员和软件开发者。 使用场景及目标:在诸如健身指导、舞蹈训练、人机交互等具体情境中自动捕捉与跟踪人体的动作与姿态。 额外说明:由于本方案使用ONNX模型格式,使得将同一模型移植到多种不同软硬件平台变得更加便利。
2025-09-08 10:07:14 36KB OpenCV YOLO
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内容概要:本文详细介绍了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的MPU9250姿态角解算程序的实现过程。MPU9250作为一款集成3轴陀螺仪、3轴加速度计和3轴磁力计的6轴运动跟踪设备,在无人机、VR设备、机器人等领域广泛应用。文中阐述了使用STM32H750/743 MCU通过SPI接口与MPU9250通信的具体步骤,包括初始化、数据读取、UKF算法融合解算以及最终通过串口打印姿态角数据。此外,还涉及了加计陀螺校准和磁力计校准以确保数据准确性,并使用W25QXX存储器保存解算后的数据。 适合人群:对嵌入式系统开发有兴趣的研发人员,尤其是那些从事无人机、VR设备、机器人等相关领域的工程师。 使用场景及目标:适用于需要高精度姿态角解算的应用场合,如无人机飞行控制系统、虚拟现实交互设备等。目标是提升姿态角解算的精确度,优化系统的稳定性和响应性能。 其他说明:文中提供了简化的代码示例,展示了从初始化到数据处理再到结果显示的关键环节。对于想要深入了解UKF算法及其在实际工程中应用的开发者来说,这是一个很好的实践案例。
2025-08-22 20:59:30 1.32MB
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在计算机视觉领域,OpenNI(Open Natural Interaction)是一个开源框架,用于与传感器设备交互,如Kinect,以获取和处理深度图像和彩色图像。OpenNI提供了API,使得开发者能够轻松地读取和显示这些图像数据。另一方面,OpenCV(Open Source Computer Vision Library)是一个强大的图像处理库,它支持多种图像分析和计算机视觉任务。在这个项目中,OpenCV被用来调用OpenPose模型,这是一个实时的人体姿态估计算法,可以识别出图像中人体的关键关节位置。 我们需要了解OpenNI的工作原理。OpenNI通过与硬件设备通信,能够获取到原始的深度图像和彩色图像数据。深度图像是由红外传感器生成的,表示每个像素点在空间中的距离,而彩色图像是RGB摄像头捕获的,用于提供色彩信息。OpenNI提供了接口,使得开发者可以通过编写代码来读取这些图像,并进行进一步的处理,例如显示在屏幕上。 接下来,OpenCV被用于处理OpenNI获取的彩色图像。OpenCV拥有丰富的图像处理函数,可以进行图像预处理,如灰度化、直方图均衡化等,为OpenPose的输入做好准备。OpenPose模型是基于深度学习的,它可以处理多个关键点检测任务,包括人体姿态估计。这个模型能够识别出图像中人物的各个关节,如肩、肘、腕、髋、膝和踝等,并以2D坐标的形式输出。 在调用OpenPose模型时,我们需要先将其集成到OpenCV项目中。这通常涉及到将模型的权重和配置文件加载到内存,然后创建一个推理引擎来运行模型。OpenCV的dnn模块可以方便地实现这一点。一旦模型准备就绪,我们就可以通过OpenCV的`imread`函数读取OpenNI的彩色图像,然后传递给OpenPose进行姿态估计。OpenPose会返回每个关键点的位置,这些信息可以用来绘制关节连线,从而可视化人体姿态。 为了实现这一功能,你需要编写一段代码,大致分为以下几个步骤: 1. 初始化OpenNI,连接到设备,设置数据流(深度和彩色)。 2. 在OpenNI数据流回调函数中,获取深度图像和彩色图像数据。 3. 使用OpenCV的函数显示深度图像和彩色图像。 4. 对彩色图像进行预处理,如调整尺寸以匹配OpenPose模型的输入要求。 5. 使用OpenCV的dnn模块加载OpenPose模型,运行模型并获取关键点坐标。 6. 在原始彩色图像上绘制关键点和关节连线,然后显示结果。 通过这个项目,你可以深入理解OpenNI、OpenCV以及OpenPose在实际应用中的工作流程,同时也能掌握人体姿态估计的实现方法。这不仅有助于提升你的编程技能,还有助于你对计算机视觉领域的深入理解。
2025-08-02 17:34:01 7.18MB opencv OpenNI OpenPose
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