基于移動(dòng)群智感知的多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲控制技術(shù)

楊 倩，王艷娥，梁 艷，司海峰

(西安思源學(xué)院 理工學(xué)院，西安 710038)

0 引言

移動(dòng)群智感知是一種新型的數(shù)據(jù)信息感知作用機(jī)制，它利用廣泛存在的智能傳感設(shè)備對(duì)采集到的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。移動(dòng)群智感知系統(tǒng)具有部署成本低、運(yùn)行速率快、感知準(zhǔn)確性高、覆蓋面積大等多項(xiàng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。常規(guī)的移動(dòng)群智感知系統(tǒng)同時(shí)包含數(shù)據(jù)采集者、任務(wù)發(fā)布者、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)三類(lèi)結(jié)構(gòu)[1]。其中，數(shù)據(jù)采集者負(fù)責(zé)接收已發(fā)布的任務(wù)指令，并根據(jù)服務(wù)需求收集待處理感知數(shù)據(jù)，以供服務(wù)平臺(tái)主機(jī)的調(diào)取與利用；任務(wù)發(fā)布者負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)中發(fā)布執(zhí)行任務(wù)，并可以按照具體實(shí)踐情況，修改已發(fā)布任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)程[2]；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)作為數(shù)據(jù)采集者與任務(wù)發(fā)布者之間的過(guò)渡結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并可以借助傳輸信道，將這些信息文件反饋給執(zhí)行主機(jī)。

多旋翼無(wú)人機(jī)是具有三個(gè)或三個(gè)以上獨(dú)立旋翼軸的無(wú)人駕駛型直升機(jī)飛行器，依靠軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)獨(dú)立旋翼進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生向上的升推力。由于旋翼軸間距始終固定，所以改變旋翼之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速水平，就可以改變軸向推進(jìn)力的數(shù)值大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)飛行器的實(shí)際運(yùn)行軌跡[3]。在多旋翼無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，蒙皮結(jié)構(gòu)、加筋板結(jié)構(gòu)、典型壁板結(jié)構(gòu)內(nèi)部噪聲信號(hào)的布局形式總是保持不斷變化的狀態(tài)，易使噪聲信號(hào)波動(dòng)幅值持續(xù)增大，對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)能力造成影響。傳統(tǒng)模糊邏輯控制方法采用一種模型概率的非線(xiàn)性映射處理方法實(shí)時(shí)篩選模型子集，剔除無(wú)用模型，增加有用模型的權(quán)重，并通過(guò)模糊推理機(jī)制自動(dòng)調(diào)整過(guò)程噪聲水平，以此實(shí)現(xiàn)噪聲控制。但是在該方法應(yīng)用后，多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲幅值依舊保持在較高水平，實(shí)際應(yīng)用效果并不好[4]。為解決上述問(wèn)題，以移動(dòng)群智感知作用機(jī)制為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種新型的多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲控制方法。

1 噪聲信號(hào)布局分析

由于多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)的傳輸行為規(guī)律性不明顯，為了更好地獲取噪聲信號(hào)位置，還應(yīng)分析信號(hào)參量在蒙皮結(jié)構(gòu)、加筋板結(jié)構(gòu)、典型壁板結(jié)構(gòu)內(nèi)的布局形式。

1.1 無(wú)人機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)

多旋翼無(wú)人機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)(如圖1所示)是一塊完整的薄板，其外表面為獨(dú)立絕緣層(圖1中的虛線(xiàn)框架)，因此不具備傳導(dǎo)噪聲信號(hào)的能力，故而噪聲信號(hào)傳導(dǎo)行為只發(fā)生在蒙皮結(jié)構(gòu)內(nèi)表面(圖1中的實(shí)線(xiàn)框架)[5]?？紤]到移動(dòng)群智感知機(jī)制對(duì)噪聲信號(hào)傳輸行為的影響，規(guī)定由左至右的方向?yàn)樾盘?hào)傳輸正方向，且整個(gè)無(wú)人機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)內(nèi)部不存在噪聲信號(hào)的負(fù)向傳輸行為。

圖1 蒙皮結(jié)構(gòu)內(nèi)的噪聲信號(hào)布局

若多旋翼無(wú)人機(jī)的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變，則X、Y、Z三個(gè)空間坐標(biāo)軸的定義方向也會(huì)隨著出現(xiàn)變化，為避免噪聲信號(hào)在蒙皮結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳輸方向發(fā)生改變，默認(rèn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有獨(dú)立絕緣層的存在方向會(huì)出現(xiàn)變化，而內(nèi)表面存在方向始終保持不變[6]。

1.2 無(wú)人機(jī)加筋板結(jié)構(gòu)

如圖2所示,多旋翼無(wú)人機(jī)加筋板結(jié)構(gòu)包含完整的蒙皮結(jié)構(gòu)和兩根平行筋條，可以在維持噪聲信號(hào)正向傳輸行為的同時(shí)，避免噪聲波幅值出現(xiàn)明顯增大的變化，一方面為無(wú)人機(jī)飛行器提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)環(huán)境，另一方面也可以將蒙皮結(jié)構(gòu)內(nèi)暫存的噪聲信號(hào)提取出來(lái)，使得主機(jī)元件可對(duì)這些信號(hào)參量進(jìn)行按需分配與處理[7-8]。

圖2 加筋板結(jié)構(gòu)內(nèi)的噪聲信號(hào)布局

在實(shí)際傳輸過(guò)程中，加筋板結(jié)構(gòu)內(nèi)噪聲信號(hào)傳輸正方向與X坐標(biāo)軸、Y坐標(biāo)軸、Z坐標(biāo)軸之間的夾角數(shù)值完全相等。

1.3 無(wú)人機(jī)典型壁板結(jié)構(gòu)

如圖3所示,多旋翼無(wú)人機(jī)典型壁板結(jié)構(gòu)采取平行筋條并列連接的方式，可以將整個(gè)蒙皮結(jié)構(gòu)分割成多個(gè)完全獨(dú)立的空間，從而使得噪聲信號(hào)在傳輸過(guò)程中的波長(zhǎng)值水平能夠得到有效控制[9]。典型壁板結(jié)構(gòu)內(nèi)部的噪聲信號(hào)始終保持首尾交替相連的傳輸形式，隨著信號(hào)傳輸時(shí)間的延遲，其波動(dòng)幅值水平則呈現(xiàn)出不斷下降的變化狀態(tài)。

圖3 典型壁板結(jié)構(gòu)內(nèi)的噪聲信號(hào)布局

為實(shí)現(xiàn)對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)的準(zhǔn)確控制，信號(hào)參量在典型壁板結(jié)構(gòu)第一個(gè)獨(dú)立空間與最后一個(gè)獨(dú)立空間內(nèi)的傳輸方向必須保持一致[10]。

在分析多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)在無(wú)人機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)、加筋板結(jié)構(gòu)、典型壁板結(jié)構(gòu)內(nèi)的布局形式為基礎(chǔ)上，提取無(wú)人機(jī)板狀結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，以期為后續(xù)的噪聲控制奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.4 板狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性

板狀結(jié)構(gòu)作為多旋翼無(wú)人機(jī)的核心組成裝置，具有過(guò)濾噪聲信號(hào)的作用。在電感元件的作用下，入射噪聲信號(hào)波段會(huì)經(jīng)過(guò)多次折射，當(dāng)直接反射輸出量與結(jié)構(gòu)元件自身的信號(hào)感應(yīng)能力相匹配時(shí)，板狀結(jié)構(gòu)對(duì)于噪聲信號(hào)的吸收能力最強(qiáng)，輸出噪聲信號(hào)也就不會(huì)對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定飛行能力造成影響[11-12]。詳細(xì)的多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)傳播原理如圖4所示。

圖4 多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)傳播示意圖

在移動(dòng)群智感知機(jī)制的作用下，可將板狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性表達(dá)式定義為：

(1)

2 多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲控制原理

為實(shí)現(xiàn)對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)的有效控制，需要根據(jù)板狀結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，研究同步開(kāi)關(guān)阻尼、短路開(kāi)關(guān)阻尼、電感開(kāi)關(guān)阻尼、外加電壓源開(kāi)關(guān)阻尼的定義表達(dá)式，以此為后續(xù)的控制任務(wù)調(diào)度奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.1 同步開(kāi)關(guān)阻尼

多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)的傳輸能力會(huì)因同步開(kāi)關(guān)阻尼行為的變化而發(fā)生改變，故而求解同步開(kāi)關(guān)阻尼表達(dá)式，能夠確定噪聲信號(hào)在單位波動(dòng)區(qū)間內(nèi)的幅值水平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲波動(dòng)行為的有效控制。同步開(kāi)關(guān)阻尼以同步控制思想作為切入點(diǎn)，可以根據(jù)多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)的波動(dòng)特征，判斷板狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的合理性[13]。若將多旋翼無(wú)人機(jī)板狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性視為已知條件，則可認(rèn)為改變同步開(kāi)關(guān)阻尼條件既可以控制噪聲信號(hào)的傳輸頻率，也能夠有效壓縮波動(dòng)幅值。

無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)同步開(kāi)關(guān)阻尼定義式為：

(2)

其中:λ1表示噪聲信號(hào)的振動(dòng)系數(shù)，s1表示振幅基向量，κ1表示噪聲信號(hào)的波動(dòng)系數(shù)，d1表示波動(dòng)傳輸基向量，ι表示波幅參量的初始賦值，lι表示基于系數(shù)ι的噪聲信號(hào)波動(dòng)特征。對(duì)于多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)而言，同步開(kāi)關(guān)阻尼表達(dá)式的計(jì)算數(shù)值受到板狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的直接影響。

2.2 短路開(kāi)關(guān)阻尼

受到移動(dòng)群智感知機(jī)制的影響，在多旋翼無(wú)人機(jī)行進(jìn)過(guò)程中，噪聲信號(hào)傳輸耗能與電能累積量始終保持持平，因此通過(guò)局部短路的方式，促使電能累積量持續(xù)增大，可以提高噪聲信號(hào)的傳輸耗能水平，從而使得主機(jī)元件能夠準(zhǔn)確掌握噪聲信號(hào)傳輸行為，并對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性控制。與同步開(kāi)關(guān)阻尼思想相比，根據(jù)短路開(kāi)關(guān)阻尼表達(dá)式所制定的噪聲控制方法目的性更強(qiáng)，因此其實(shí)際控制效果也就更為明顯[14-15]。用λ2表示局部短路系數(shù)，s2表示噪聲信號(hào)的具備感應(yīng)特征，f表示短路情況下的噪聲信號(hào)累積系數(shù)，θ表示直流噪聲信號(hào)與短路噪聲信號(hào)的傳輸交角，cosθ表示角θ的余弦值。

無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)短路開(kāi)關(guān)阻尼定義式為：

(3)

由于多旋翼無(wú)人機(jī)的行進(jìn)速率始終保持變化狀態(tài)，所以傳輸交角數(shù)值也不能保持穩(wěn)定，但其變化范圍始終保持在(15°，105°)的數(shù)值區(qū)間內(nèi)。

2.3 電感開(kāi)關(guān)阻尼

(4)

受到無(wú)人機(jī)板狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響，電感開(kāi)關(guān)阻尼表達(dá)式的計(jì)算取值始終小于同步開(kāi)關(guān)阻尼與短路開(kāi)關(guān)阻尼。

2.4 外加電壓源開(kāi)關(guān)阻尼

無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)外加電壓源開(kāi)關(guān)阻尼定義式為：

(5)

為控制外加電壓源開(kāi)關(guān)阻尼表達(dá)式取值為負(fù)，要求s4系數(shù)的取值也必須小于“0”。

根據(jù)同步開(kāi)關(guān)阻尼、短路開(kāi)關(guān)阻尼、電感開(kāi)關(guān)阻尼與外加電壓源開(kāi)關(guān)阻尼計(jì)算結(jié)果，構(gòu)建多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲控制模型，該模型的具體描述如下：

W=KP(w1a1-w2a2)+KIw3a3+KDw4a4

(6)

其中:KP、KI、KD分別表示PID控制器不同的參數(shù)，w1、w2、w3、w4分別表示同步開(kāi)關(guān)阻尼、短路開(kāi)關(guān)阻尼、電感開(kāi)關(guān)阻尼與外加電壓源開(kāi)關(guān)阻尼權(quán)重。

3 基于移動(dòng)群智感知的噪聲控制任務(wù)調(diào)度

為實(shí)現(xiàn)對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲的有效控制，應(yīng)綜合考慮同步開(kāi)關(guān)阻尼、短路開(kāi)關(guān)阻尼、電感開(kāi)關(guān)阻尼與外加電壓源開(kāi)關(guān)阻尼計(jì)算結(jié)果，生成多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲控制任務(wù)，利用移動(dòng)群智感知對(duì)噪聲控制任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，保證噪聲控制質(zhì)量與效率。移動(dòng)群智感知算法的作用下，無(wú)人機(jī)噪聲控制任務(wù)的調(diào)度處理由群節(jié)點(diǎn)定義、感知任務(wù)分配、調(diào)度性能指標(biāo)計(jì)算三個(gè)環(huán)節(jié)共同組成，本節(jié)將針對(duì)上述內(nèi)容展開(kāi)研究。

3.1 群節(jié)點(diǎn)定義

在移動(dòng)群智感知機(jī)制中，群節(jié)點(diǎn)部署形式與待調(diào)度任務(wù)指令的排列形式完全一致，一般來(lái)說(shuō)，除去輸入節(jié)點(diǎn)“0”、輸出節(jié)點(diǎn)“e”之外，整個(gè)樹(shù)狀群節(jié)點(diǎn)組織(如圖5所示)至少還需包含三個(gè)層級(jí)連接結(jié)構(gòu)。“0”輸入節(jié)點(diǎn)與第一層節(jié)點(diǎn)群組相連，前者負(fù)責(zé)接收主機(jī)元件輸出的調(diào)度任務(wù)執(zhí)行指令，后者負(fù)責(zé)分類(lèi)儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)信息參量；第一層節(jié)點(diǎn)群組與第二層節(jié)點(diǎn)群組相連，兩者共同組成了樹(shù)狀群節(jié)點(diǎn)組織的中間過(guò)渡結(jié)構(gòu)[20-21]；第三層節(jié)點(diǎn)群組的個(gè)數(shù)值是第二層節(jié)點(diǎn)群組的二倍，兩者相結(jié)合能夠準(zhǔn)確描述出任務(wù)調(diào)度指令所處的實(shí)際執(zhí)行狀態(tài)；“e” 輸出節(jié)點(diǎn)存在于樹(shù)狀群節(jié)點(diǎn)組織的最末端，可以根據(jù)移動(dòng)群智感知機(jī)制的作用形式，對(duì)任務(wù)調(diào)度指令數(shù)據(jù)進(jìn)行重排處理。

圖5 移動(dòng)群智感知節(jié)點(diǎn)部署

α表示過(guò)渡節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的初始值，n表示系數(shù)α的最大取值，qo表示“0”輸入節(jié)點(diǎn)編碼系數(shù)，qe表示“e”輸出節(jié)點(diǎn)編碼系數(shù)，χ0表示系數(shù)qo的譯碼特征，χe表示系數(shù)qe的譯碼特征。聯(lián)立上述物理量，得到移動(dòng)群智感知機(jī)制的群節(jié)點(diǎn)定義條件W如下：

(7)

為保證樹(shù)狀群節(jié)點(diǎn)組織的穩(wěn)定性，要求系數(shù)n的取值必須大于已連接層級(jí)結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù)值。

3.2 感知任務(wù)分配

(8)

在移動(dòng)群智感知機(jī)制的認(rèn)知中，只有擴(kuò)大感知任務(wù)分配條件對(duì)于數(shù)據(jù)信息參量的容納能力，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)傳輸行為的有效控制。

3.3 調(diào)度性能指標(biāo)

對(duì)于多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)而言，任務(wù)調(diào)度思想的主要目的就是約束移動(dòng)群智感知機(jī)制的作用能力，由于噪聲信號(hào)的傳輸行為與存儲(chǔ)形式并不唯一，故而在定義調(diào)度性能指標(biāo)時(shí)，要求所選取數(shù)據(jù)的信息參量必須具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性[24-25]。用ε、γ分別表示兩個(gè)隨機(jī)選取的調(diào)度任務(wù)規(guī)劃向量，且ε≠γ的不等式條件恒成立，uε表示基于向量ε的噪聲信號(hào)感知系數(shù)，uγ表示基于向量γ的噪聲信號(hào)感知系數(shù)，φ表示基于移動(dòng)群智感知的噪聲信號(hào)容錯(cuò)參量，φ表示既定的調(diào)度任務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)劃殘差值，聯(lián)立公式(8)，可將調(diào)度性能指標(biāo)求解表達(dá)式定義為：

(9)

若將多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)作為唯一的參考變量，則可認(rèn)為在移動(dòng)群智感知機(jī)制的作用下，聯(lián)合感知任務(wù)分配條件，對(duì)調(diào)度性能指標(biāo)進(jìn)行提取處理，就可以準(zhǔn)確定義任務(wù)數(shù)據(jù)信息的實(shí)際傳輸形式，從而避免對(duì)單一噪聲信號(hào)進(jìn)行重復(fù)標(biāo)記。

通過(guò)上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)多旋翼無(wú)人機(jī)控制任務(wù)調(diào)度，保證多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲控制效果，提升多旋翼無(wú)人機(jī)工作質(zhì)量與效率。

4 實(shí)例分析

4.1 器材選用

選擇Phantom 4 Pro V2.0型多旋翼無(wú)人機(jī)飛行器作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。飛行器實(shí)物圖與實(shí)際飛行圖如圖6與圖7所示。

圖6 飛行器實(shí)物圖

圖7 實(shí)際飛行圖

將MicW——i437L傳聲器放置在所選取的無(wú)人機(jī)飛行器之上，調(diào)節(jié)各項(xiàng)飛行示數(shù)，使得無(wú)人機(jī)保持相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。表1反映了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)參量的設(shè)置數(shù)值。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

出于公平性考慮，基于移動(dòng)群智感知的多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲控制技術(shù)、模糊邏輯控制方法參量指標(biāo)數(shù)值始終保持一致。

4.2 飛行軌跡規(guī)劃

通過(guò)遙控器設(shè)備調(diào)節(jié)多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行高度，忽略外界風(fēng)力等干擾性因素的影響，認(rèn)定無(wú)人機(jī)飛行器在噪聲監(jiān)測(cè)過(guò)程中始終保持絕對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在飛行場(chǎng)地上選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為測(cè)量基站，以基站節(jié)點(diǎn)為源點(diǎn)，選取固定空間區(qū)域作為噪聲信號(hào)接收區(qū)，記錄當(dāng)多旋翼無(wú)人機(jī)路過(guò)該區(qū)域時(shí)，其噪聲波動(dòng)幅值分別在X軸、Y軸、Z軸方向上的數(shù)值變化情況，如圖8所示。

圖8 多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行軌跡

由于外部噪聲干擾行為的作用方向并不固定，所以測(cè)量所得噪聲信號(hào)波動(dòng)幅值在X軸、Y軸、Z軸方向上都會(huì)出現(xiàn)變化。

4.3 測(cè)試案例

存在外部噪聲干擾的情況下，基站節(jié)點(diǎn)所檢測(cè)到的無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)波動(dòng)幅值可以用來(lái)描述多旋翼無(wú)人機(jī)飛行器的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，基站節(jié)點(diǎn)所檢測(cè)到的無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)波動(dòng)幅值越小，就表示多旋翼無(wú)人機(jī)飛行器的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性越強(qiáng)；反之，若基站節(jié)點(diǎn)所檢測(cè)到的無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)波動(dòng)幅值相對(duì)較大，則表示多旋翼無(wú)人機(jī)飛行器的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性也就較弱。

首先，令基站主機(jī)按照實(shí)驗(yàn)組控制方法檢測(cè)無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值；然后，再令基站主機(jī)按照模糊邏輯控制控制方法檢測(cè)無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值；最后，對(duì)比實(shí)驗(yàn)組、模糊邏輯控制檢測(cè)數(shù)值，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

非干擾情況下的無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值如圖9所示。

圖9 非干擾情況下的無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值

分析圖9可知，非干擾情況下無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值在X軸方向上的均值水平最高、在Z軸方向上的均值水平最低，但明顯Z軸方向上噪聲信號(hào)幅值的數(shù)值變化態(tài)勢(shì)更為平穩(wěn)。

不同方法的無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值的實(shí)驗(yàn)數(shù)值如表2所示。

表2 無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值的實(shí)驗(yàn)數(shù)值

實(shí)驗(yàn)組：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，移動(dòng)群智感知方法應(yīng)用后，無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值的變化態(tài)勢(shì)始終與非干擾情況下的信號(hào)幅值變化態(tài)勢(shì)保持一致，但很明顯移動(dòng)群智感知方法的均值水平更低。實(shí)驗(yàn)組X軸最大值90.5 dB、Y軸最大值69.3 dB、Z軸最大值30.2 dB，遠(yuǎn)小于非干擾情況下的X軸最大值108.3 dB、Y軸最大值88.2 dB、Z軸最大值51.8 dB。

模糊邏輯方法應(yīng)用后的無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值的變化態(tài)勢(shì)也與非干擾情況下的信號(hào)幅值變化態(tài)勢(shì)保持一致，但其均值水平卻相對(duì)較高。模糊邏輯方法的X軸最大值160.6 dB、Y軸最大值91.7 dB、Z軸最大值66.4 dB，高于非干擾情況下的X軸最大值108.3 dB、Y軸最大值88.2 dB、Z軸最大值51.8 dB，更遠(yuǎn)高于實(shí)驗(yàn)組數(shù)值水平。

綜上可知，本次實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：

1)模糊邏輯控制方法并不能有效控制無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值在X軸、Y軸、Z軸方向上的數(shù)值水平，在維持多旋翼無(wú)人機(jī)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)方面的實(shí)際應(yīng)用能力相對(duì)較弱；

2)移動(dòng)群智感知方法在有效控制無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)幅值方面的應(yīng)用能力較強(qiáng)，可以保證X軸、Y軸、Z軸方向上噪聲信號(hào)波動(dòng)幅值始終處于較低水平，符合保障多旋翼無(wú)人機(jī)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用需求。

5 結(jié)束語(yǔ)

與模糊邏輯控制方法相比，新型多旋翼無(wú)人機(jī)噪聲控制方法在移動(dòng)群智感知機(jī)制的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變調(diào)度性能指標(biāo)取值的方式，并根據(jù)板狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性，確定同步開(kāi)關(guān)阻尼、短路開(kāi)關(guān)阻尼、電感開(kāi)關(guān)阻尼、外加電壓源開(kāi)關(guān)阻尼的計(jì)算表達(dá)式，又以蒙皮結(jié)構(gòu)、加筋板結(jié)構(gòu)、典型壁板結(jié)構(gòu)為例，規(guī)劃了噪聲信號(hào)的實(shí)時(shí)布局形式。在實(shí)際應(yīng)用方面，這種新型控制方法可以保證無(wú)人機(jī)噪聲信號(hào)波動(dòng)幅值在各個(gè)傳輸方向上始終處于相對(duì)較低的數(shù)值狀態(tài)，對(duì)于維持多旋翼無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)能力起到較強(qiáng)的促進(jìn)性作用。