Experimento de simulación virtual colaborativa grupal y ensamblaje de vehículos aéreos no tripulados multirrotor
"Experimento de simulación virtual de colaboración grupal y ensamblaje de vehículos aéreos no tripulados multirrotor"
Año de solicitud: 2019
Categoría de aplicación: Aeroespacial
Afiliado escuela: Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing
Líder del proyecto: Lei Lei
Nivel de diseño experimental: tipo de diseño integral
El clúster UAV es una tecnología de vanguardia para la aviación que está altamente integrado con sistemas y tecnologías de la información se ha convertido en un punto de investigación en el campo de la defensa nacional. Al involucrar carreras de ingeniería tradicionales, como diseño e ingeniería de aeronaves e ingeniería de la información, existe una necesidad urgente de talentos interprofesionales con capacidades prácticas. Sin embargo, la enseñanza experimental relacionada con los grupos de vehículos aéreos no tripulados enfrenta serias dificultades, como alto riesgo, alta dificultad y alto costo. En respuesta a los problemas anteriores, la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing acudió a Nanjing Hengdian Information Technology Co., Ltd. con el núcleo de su equipo docente. Basado en investigaciones científicas relevantes y resultados de enseñanza, Hengdian siguió el principio de "la realidad puede ser". logrado, y la realidad se puede combinar con la realidad”. Unieron fuerzas para desarrollar el proyecto "Experimento de simulación virtual de colaboración grupal y ensamblaje de UAV multirrotor".
Los experimentos de simulación virtual de colaboración en grupo y ensamblaje de UAV multirotor están diseñados para que los estudiantes dominen los parámetros y la depuración de los equipos UAV multirrotor, el presupuesto y la creación de redes de enlaces de grupo de UAV y la colaboración en clústeres de UAV Principios técnicos y métodos experimentales relacionados para evitar obstáculos de forma autónoma. Para cultivar la capacidad de los estudiantes para analizar y resolver problemas de ingeniería, este proyecto proporciona a los estudiantes una isla virtual con un área de aproximadamente 64 metros cuadrados mediante modelado. En él hay bases militares tanto para el enemigo como para nosotros mismos. Nuestra base cuenta con: laboratorio de equipos de UAV, campo de vuelo de prueba y 14 tipos de componentes de UAV multirrotor, y las funciones del modelo se han restaurado a 1:1.
Este primer experimento consta de 3 enlaces:
(1) Equipo UAV multirrotor y depuración de parámetros
Los estudiantes primero se centran en los drones multirrotor El rotor Luego, se estudian los componentes del UAV, el sistema genera aleatoriamente tareas de diseño del sistema de energía. Los estudiantes calculan y seleccionan dispositivos de energía razonables fuera de línea. El sistema calcula los indicadores de rendimiento de energía según las elecciones de los estudiantes. Los estudiantes juzgan de forma independiente si se cumplen los requisitos de diseño. En los subpasos de instalación, ensamblaje y depuración, sacan los componentes del dron multirotor de la biblioteca de repuestos y completan el ensamblaje. Este enlace guía a los estudiantes a llevar a cabo un aprendizaje independiente basado en consultas tolerante a fallas. Si hay un error en la instalación de las posiciones de la hélice de avance y retroceso durante el proceso de ensamblaje, o la dirección de instalación del módulo GPS no se ajusta correctamente, esto. El proyecto no interrumpirá los experimentos de los estudiantes. Una vez completada la instalación, el vuelo de prueba solo quedará expuesto cuando ocurra un accidente como el vuelco de un dron. Los estudiantes pueden explorar de forma independiente las causas de los errores consultando información relevante en la "Perspectiva de conocimiento" y regresar a la asamblea para realizar ajustes. Después de que el vuelo de prueba sea exitoso, los estudiantes ajustan los parámetros de proporción (P), integral (I) y diferencial (D) del sistema de control PID del UAV en secuencia y corrigen el "temblor", la "jitter de alta frecuencia" y " "Deriva", "rebote" y otros estados de error hasta que el dron vuele sin problemas. Finalmente, envíe los resultados experimentales de este enlace.
(2) Red y presupuesto de enlace del clúster de UAV
El sistema genera tareas aleatoriamente. Los estudiantes calculan la potencia mínima de transmisión de señal de los nodos de UAV fuera de línea y completan la prueba de conectividad. -Subenlace de red de comunicación de máquinas, los estudiantes completaron el diseño de la estructura de marco de tiempo del protocolo de red de direcciones múltiples para la autoorganización del clúster de UAV. Lleve a cabo pruebas y análisis del rendimiento de la red y envíe los resultados experimentales de este enlace.
(3) Colaboración en clústeres de UAV y evitación autónoma de obstáculos.
Exploración del campo de fuerza virtual, el modelo Boids proporciona The Tres reglas básicas de comportamiento de enjambre son la liberación de colisión, la adaptación de velocidad y la agregación. El método de postura virtual compara la influencia de los Boids en el movimiento de los nodos del grupo de UAV con la influencia de la fuerza en el movimiento de los objetos. Cambios en la postura virtual cuando los nodos están en diferentes áreas y observar el proceso de síntesis de fuerza virtual basado en la regla del paralelogramo. A través de la analogía de Copehua, reduce la dificultad para que los estudiantes comprendan el método del campo de fuerza virtual y evitan obstáculos en colaboración. Los estudiantes utilizan el método de la variable de control para analizar gradualmente el valor de varios parámetros del campo de fuerza virtual y su impacto en el rendimiento del grupo de UAV. y explorar de forma independiente se propone el esquema de diseño conjunto de parámetros que optimiza el rendimiento colaborativo del clúster de UAV, y finalmente se presentan los resultados experimentales de este enlace.
Este experimento requiere que los estudiantes lleven a cabo un aprendizaje independiente basado en investigaciones tolerantes a fallas. El enfoque de la evaluación de los resultados experimentales es la capacidad de los estudiantes para analizar y resolver problemas. El informe experimental no es único. El sistema puede apuntar por separado. La finalización de los tres enlaces experimentales por parte del estudiante se calificará automáticamente y, finalmente, la puntuación experimental final del estudiante se calculará en función del peso de los tres enlaces experimentales que representan el 30% y el 30%. y 40% respectivamente.
Este experimento se ha utilizado en universidades relevantes e institutos de investigación científica líderes en la industria. Con la cooperación de los profesores de China Southern Airlines y Hengdian Company, se guía el desarrollo de proyectos de enseñanza experimentales, al tiempo que se destaca la eficiencia del desarrollo. y de manera efectiva Garantiza la calidad del material didáctico experimental en términos de funcionalidad, compatibilidad, facilidad de uso y estética, y también contribuye a la investigación científica aeronáutica de mi país.