Sistema de controle de pouso autônomo assistido por visão para helicóptero sem piloto de rotor duplo cruzado

XI Penghang ,  

LI Jingyang ,  

YIN Mingwei ,  

BAOYIN Hexi ,  

摘要

Para permitir um pouso autônomo suave de um helicóptero sem piloto com rotor duplo cruzado sob interferência do sinal do Sistema de Posicionamento Global (GPS), a imagem TAG36H11 do sistema de referência visual AprilTags foi utilizada como marco de pouso, e um sistema de controle de pouso autônomo assistido por visão baseado nesse marco foi projetado. O marco de pouso passou por pré-processamento de imagem, extraindo-se informações características com base na detecção de bordas Canny, detecção de linhas por transformada de Hough e detecção de retângulos. Em seguida, baseado no princípio da formação da imagem da câmera e na transformação de coordenadas, foi calculada a informação da pose relativa do helicóptero não tripulado (UAV). Para interferência no sinal GPS, foi proposto um algoritmo que utiliza a detecção de linhas por transformada de Hough para calcular o ângulo de guinada. Finalmente, foi projetado um algoritmo de controle de pose com estrutura de controle PID em cascata; no controle de posição foi desenvolvido um controlador de raiz quadrada para limitar a posição desejada máxima e a aceleração máxima do UAV. Além disso, no controle de atitude, um mecanismo de controle de atitude para o helicóptero sem piloto de rotor duplo cruzado foi desenhado, controlando o ângulo da placa inclinada por meio de 6 servomotores digitais para realizar a variação cíclica do passo dos rotores cruzados, alterando a atitude de voo do UAV. A validação por simulação foi realizada usando o Mission Planner e estação de controle em solo, combinando o sistema de processamento visual com o sistema de controle de voo. Os resultados da simulação indicam que o sistema de controle de voo assistido por visão consegue rastrear bem a posição desejada do UAV. A validação experimental confirmou que o desvio do ângulo de atitude é controlado dentro de 4° e o desvio de posição dentro de 0,05 m, possibilitando o pouso autônomo assistido por visão para o helicóptero sem piloto de rotor duplo cruzado.

关键词

Assistência visual;helicóptero sem piloto;rotor duplo cruzado;pouso autônomo;controle de posição;controle de atitude

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