混合动力无人机电源监测控制系统设计与实现
这是一篇关于太阳能无人机,电源监测,嵌入式系统,数据采集,能量管理的论文, 主要内容为无人机是一种具备自主飞行能力的飞行器,在各个领域广泛应用。然而,随着应用场景的扩展和作业强度的增加,传统无人机的能源系统限制了其进一步发展的空间,因此混合动力无人机应运而生。混合动力无人机通过整合多种能量源,有效提升了无人机的续航时间和飞行效率。太阳能-锂电池混合动力无人机作为混合动力无人机领域的研究热点,在高空侦察、通信中继等场景中具有重要应用价值,其能够通过制定合适的能量管理策略实现跨昼夜飞行。本文围绕太阳能-锂电池组成的能源系统进行研究,并设计了一种混合动力无人机电源监测控制系统,用于实现能源系统的实时监测、数据管理和电源输出控制。该系统为制定能量管理策略提供可靠的数据依据和硬件支持,有助于混合动力无人机的能源系统优化。首先本文对混合动力无人机与能量管理系统的国内外研究现状进行了调研。在对能源系统的优化控制和能量管理策略的需求分析基础上,明确了本文的研究目标和总体设计方案。通过比较和分析相关算法,本文采用了安时积分法结合开路电压法来实现锂电池剩余电量的动态估计,并采用变步长扰动观察法来实现太阳能最大功率点的跟踪。其次本文提出了系统的硬件设计方案。将电路单元划分为主控制器单元、采集单元、通信单元和输出控制单元,采用了STM32F103C8T6作为系统主控制器。在设计硬件原理图和PCB时,采取了多种电气隔离和输出信号保护的手段以适应实际工况,并将主控制器电路与电源采集控制电路进行分离,以提高系统的可靠性和稳定性。然后本文根据系统需求将主控制器任务划分为数据采集、剩余电量估计、最大功率点跟踪、通信和DC/DC驱动,并通过移植Free RTOS实时操作系统,实现任务的有效调度和协调运行。为提高数据采集准确性,本文采用了滑动平均滤波算法对数据进行滤波处理,为锂电池剩余电量估计和太阳能最大功率点追踪算法提供可靠数据依据。最后本文使用Qt工具进行系统上位机的开发,为实验人员提供数据的可视化和管理功能,使其能够直观监测系统的采集数据和算法计算的过程,并为后续验证实验提供了一个可靠的监测平台。通过测试,验证了系统的监测控制能力,并达到了预期效果。本文设计的混合动力无人机电源监测控制系统,能够实时监测电源的关键参数,并控制电源的输出,为能源系统的监测和能量管理策略提供可靠的数据支持与硬件实现基础。
太阳能无人机用机载数据记录仪研制
这是一篇关于太阳能无人机,飞行数据,记录仪的论文, 主要内容为太阳能无人机具有任务执行高度高、巡航时间长、使用灵活等特点,已逐渐发展成为通信中继、资源勘探、气象监测等任务的理想空中平台。在太阳能无人机研制过程中,实时、完整、准确地记录飞行与任务载荷数据至关重要,能够为飞行性能分析、故障诊断、试验评估等提供有力支持,可以有效缩短装备的研制周期。设计一款载荷资源丰富、存储容量大、可靠性高、通用性强、轻小化的机载数据记录仪对于太阳能无人机的研制和改进具有重要意义。本文对太阳能无人机用机载数据记录仪硬件平台性能、载荷控制资源、数据管理软件以及环境适应性等方面需求进行了分析,并据此制定了总体方案。硬件平台选用内部集成ARM与FPGA的异构多核SOC芯片ZU5EV作为核心处理器,在ZU5EV中PL(Programmable Logic)部分集成了FC光纤通信协议逻辑、CAN总线协议逻辑、异步串行通信协议逻辑、同步串行通信协议逻辑、Flex Ray总线协议芯片控制逻辑、WIFI控制逻辑和温度传感器解码芯片读取逻辑,实现了光纤、CAN、异步RS422、同步RS422、Flex Ray以及无线传输接口通信和温度采集功能;利用ZU5EV中PS(Processing System)部分的PCIe接口和网络接口分别实现了大容量SSD固态存储和千兆以太网高速传输,有效减小了设备体积,提高了系统集成度和可靠性。并针对记录仪恶劣的工作环境进行结构设计,增强了整机散热能力,保证机载数据记录仪在极端情况下能够持续正常工作。根据系统调度以及信息流管理的要求,在ZU5EV的PS部分定制嵌入式Linux系统,并利用环境配置工具Petalinux简化配置流程。根据软件总体方案,使能网口驱动、NVMe驱动、SD驱动、GPIO驱动等,然后在此基础上完成了各类总线应用程序的开发和上层数据管理软件的开发,实现了各类总线数据的时间标记、分类存储和数据下载。为满足通信总线灵活配置的需求,利用Py QT5工具开发PC端操作控制软件,用来配置记录仪工作参数。最后,对整个系统进行性能测试、功能测试以及环境适应性测试,测试结果表明,本文设计的太阳能无人机用机载数据记录仪软硬件设计合理,系统运行稳定,各项功能与技术指标均符合用户要求。
太阳能无人机用机载数据记录仪研制
这是一篇关于太阳能无人机,飞行数据,记录仪的论文, 主要内容为太阳能无人机具有任务执行高度高、巡航时间长、使用灵活等特点,已逐渐发展成为通信中继、资源勘探、气象监测等任务的理想空中平台。在太阳能无人机研制过程中,实时、完整、准确地记录飞行与任务载荷数据至关重要,能够为飞行性能分析、故障诊断、试验评估等提供有力支持,可以有效缩短装备的研制周期。设计一款载荷资源丰富、存储容量大、可靠性高、通用性强、轻小化的机载数据记录仪对于太阳能无人机的研制和改进具有重要意义。本文对太阳能无人机用机载数据记录仪硬件平台性能、载荷控制资源、数据管理软件以及环境适应性等方面需求进行了分析,并据此制定了总体方案。硬件平台选用内部集成ARM与FPGA的异构多核SOC芯片ZU5EV作为核心处理器,在ZU5EV中PL(Programmable Logic)部分集成了FC光纤通信协议逻辑、CAN总线协议逻辑、异步串行通信协议逻辑、同步串行通信协议逻辑、Flex Ray总线协议芯片控制逻辑、WIFI控制逻辑和温度传感器解码芯片读取逻辑,实现了光纤、CAN、异步RS422、同步RS422、Flex Ray以及无线传输接口通信和温度采集功能;利用ZU5EV中PS(Processing System)部分的PCIe接口和网络接口分别实现了大容量SSD固态存储和千兆以太网高速传输,有效减小了设备体积,提高了系统集成度和可靠性。并针对记录仪恶劣的工作环境进行结构设计,增强了整机散热能力,保证机载数据记录仪在极端情况下能够持续正常工作。根据系统调度以及信息流管理的要求,在ZU5EV的PS部分定制嵌入式Linux系统,并利用环境配置工具Petalinux简化配置流程。根据软件总体方案,使能网口驱动、NVMe驱动、SD驱动、GPIO驱动等,然后在此基础上完成了各类总线应用程序的开发和上层数据管理软件的开发,实现了各类总线数据的时间标记、分类存储和数据下载。为满足通信总线灵活配置的需求,利用Py QT5工具开发PC端操作控制软件,用来配置记录仪工作参数。最后,对整个系统进行性能测试、功能测试以及环境适应性测试,测试结果表明,本文设计的太阳能无人机用机载数据记录仪软硬件设计合理,系统运行稳定,各项功能与技术指标均符合用户要求。
混合动力无人机电源监测控制系统设计与实现
这是一篇关于太阳能无人机,电源监测,嵌入式系统,数据采集,能量管理的论文, 主要内容为无人机是一种具备自主飞行能力的飞行器,在各个领域广泛应用。然而,随着应用场景的扩展和作业强度的增加,传统无人机的能源系统限制了其进一步发展的空间,因此混合动力无人机应运而生。混合动力无人机通过整合多种能量源,有效提升了无人机的续航时间和飞行效率。太阳能-锂电池混合动力无人机作为混合动力无人机领域的研究热点,在高空侦察、通信中继等场景中具有重要应用价值,其能够通过制定合适的能量管理策略实现跨昼夜飞行。本文围绕太阳能-锂电池组成的能源系统进行研究,并设计了一种混合动力无人机电源监测控制系统,用于实现能源系统的实时监测、数据管理和电源输出控制。该系统为制定能量管理策略提供可靠的数据依据和硬件支持,有助于混合动力无人机的能源系统优化。首先本文对混合动力无人机与能量管理系统的国内外研究现状进行了调研。在对能源系统的优化控制和能量管理策略的需求分析基础上,明确了本文的研究目标和总体设计方案。通过比较和分析相关算法,本文采用了安时积分法结合开路电压法来实现锂电池剩余电量的动态估计,并采用变步长扰动观察法来实现太阳能最大功率点的跟踪。其次本文提出了系统的硬件设计方案。将电路单元划分为主控制器单元、采集单元、通信单元和输出控制单元,采用了STM32F103C8T6作为系统主控制器。在设计硬件原理图和PCB时,采取了多种电气隔离和输出信号保护的手段以适应实际工况,并将主控制器电路与电源采集控制电路进行分离,以提高系统的可靠性和稳定性。然后本文根据系统需求将主控制器任务划分为数据采集、剩余电量估计、最大功率点跟踪、通信和DC/DC驱动,并通过移植Free RTOS实时操作系统,实现任务的有效调度和协调运行。为提高数据采集准确性,本文采用了滑动平均滤波算法对数据进行滤波处理,为锂电池剩余电量估计和太阳能最大功率点追踪算法提供可靠数据依据。最后本文使用Qt工具进行系统上位机的开发,为实验人员提供数据的可视化和管理功能,使其能够直观监测系统的采集数据和算法计算的过程,并为后续验证实验提供了一个可靠的监测平台。通过测试,验证了系统的监测控制能力,并达到了预期效果。本文设计的混合动力无人机电源监测控制系统,能够实时监测电源的关键参数,并控制电源的输出,为能源系统的监测和能量管理策略提供可靠的数据支持与硬件实现基础。
太阳能无人机用机载数据记录仪研制
这是一篇关于太阳能无人机,飞行数据,记录仪的论文, 主要内容为太阳能无人机具有任务执行高度高、巡航时间长、使用灵活等特点,已逐渐发展成为通信中继、资源勘探、气象监测等任务的理想空中平台。在太阳能无人机研制过程中,实时、完整、准确地记录飞行与任务载荷数据至关重要,能够为飞行性能分析、故障诊断、试验评估等提供有力支持,可以有效缩短装备的研制周期。设计一款载荷资源丰富、存储容量大、可靠性高、通用性强、轻小化的机载数据记录仪对于太阳能无人机的研制和改进具有重要意义。本文对太阳能无人机用机载数据记录仪硬件平台性能、载荷控制资源、数据管理软件以及环境适应性等方面需求进行了分析,并据此制定了总体方案。硬件平台选用内部集成ARM与FPGA的异构多核SOC芯片ZU5EV作为核心处理器,在ZU5EV中PL(Programmable Logic)部分集成了FC光纤通信协议逻辑、CAN总线协议逻辑、异步串行通信协议逻辑、同步串行通信协议逻辑、Flex Ray总线协议芯片控制逻辑、WIFI控制逻辑和温度传感器解码芯片读取逻辑,实现了光纤、CAN、异步RS422、同步RS422、Flex Ray以及无线传输接口通信和温度采集功能;利用ZU5EV中PS(Processing System)部分的PCIe接口和网络接口分别实现了大容量SSD固态存储和千兆以太网高速传输,有效减小了设备体积,提高了系统集成度和可靠性。并针对记录仪恶劣的工作环境进行结构设计,增强了整机散热能力,保证机载数据记录仪在极端情况下能够持续正常工作。根据系统调度以及信息流管理的要求,在ZU5EV的PS部分定制嵌入式Linux系统,并利用环境配置工具Petalinux简化配置流程。根据软件总体方案,使能网口驱动、NVMe驱动、SD驱动、GPIO驱动等,然后在此基础上完成了各类总线应用程序的开发和上层数据管理软件的开发,实现了各类总线数据的时间标记、分类存储和数据下载。为满足通信总线灵活配置的需求,利用Py QT5工具开发PC端操作控制软件,用来配置记录仪工作参数。最后,对整个系统进行性能测试、功能测试以及环境适应性测试,测试结果表明,本文设计的太阳能无人机用机载数据记录仪软硬件设计合理,系统运行稳定,各项功能与技术指标均符合用户要求。
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