双桨倾转旋翼飞行器的最优飞行控制

对最新发展的双发倾转旋翼飞行器进行了研究,建立了旋翼飞行器推力矢量控制系统的数学模型,得到了两个最优飞行控制定理.由这两个定理建立了最优起飞巡航飞行轨迹.分析结果表明,该飞行器具有节约动力能源,机动性好和多用途等优点.计算机仿真证实了飞行控制系统的最优性和有效性.     

倾转旋翼飞行器最优推力矢量控制

最优控制中的线性状态调节器对于一个易受外界扰动的系统来说具有十分重要的作用。飞行器在飞行过程中经常会受到风之类的外界扰动,使其偏离正常运行轨道,因此在设计飞行器的时候,考虑滚动通道和偏行通道的状态反馈调节器对于飞行器的正常飞行来说具有十分重要的意义。基于此,该文对最新发展的双发倾转旋翼飞行器进行了研究,通过建立其数学模型,分析设计了旋翼飞行器的滚动通道和偏行通道的线性状态控制器,最优飞行控制给出了倾转旋翼飞行器的最优矢茸推力控制。分析结果表明：该飞行器具有节省动力能源,机动性能好以及抗干扰能力强等优点。计算机仿真证实丁飞行控制系统的最优性和有效性。     

基于虚拟样机技术倾转四旋翼飞行器联合仿真

为了解决倾转四旋翼飞行器的机械系统及控制系统的设计问题,首先在ADAMS软件中建立倾转四旋翼飞行器的虚拟样机机械模型,同时在MATLAB/Simulink环境中引入了跟踪微分器并建立了非线性串级PID控制系统模型,然后通过搭建共享的虚拟样机模型实现联合仿真,最终得到机械系统和控制系统优化后的设计方案.仿真结果表明:倾转四旋翼飞行器的姿态调整过程稳定,具有很好的动态响应特性,为今后旋翼倾转过程的理论分析打下了良好的基础.     

一种小型倾转旋翼无人机的建模与仿真

传统无人机多为四旋翼无人机和固定翼无人机,现设计一种小型可倾转旋翼无人机,可实现垂直起降与悬停,并能在空中高速巡航.建立该无人机的动力学模型,对该无人机的旋翼飞行模式,设计了基于滑模控制(Sliding Mode Control)的姿态控制器和位置控制器,并通过Matlab仿真和传统的PID算法进行比较验证.仿真结果表...     

倾转旋翼无人机动力学建模与控制系统设计

倾转旋翼无人机综合了四旋翼无人机垂直起降、悬停与固定翼无人机远距离、高速度航行的能力,是一种新模式的无人机。通过对此类无人机桨叶的拉力分析和计算,建立了倾转旋翼无人机的动力学模型,并对模型中拉力系数、舵机电机响应等进行测量。同时针对多路PWM输出,设计了控制电路。对倾转舵机倾转过程进行程序设计,完成两种模态的过渡过程。测试结果表明,控制系统可以完成倾转过程并实现自稳定调节。     

倾转式三旋翼无人飞行器抗扰非线性控制设计

针对倾转式三旋翼无人飞行器姿态和高度系统存在未知扰动和模型参数不确定性的问题,提出一种连续的非线性自适应鲁棒控制方法.该方法基于浸入-不变集原理估计模型未知参数,采用一种连续的鲁棒控制算法抑制未知扰动和补偿估计偏差.利用Lyapunov函数从理论上证明此方法能保证闭环系统的稳定性,并能实现飞行器姿态与高度控制误差的渐近收敛.最后通过实时实验结果验证所提出控制算法的有效性和鲁棒性.     

推力矢量可倾转四旋翼自抗扰飞行控制方法

针对常规四旋翼难以实现位置和姿态独立控制问题,研究了一种具有全向推力矢量的可倾转四旋翼飞行器系统.为克服系统的大范围不确定性、强耦合性及外部风扰影响,设计了基于自抗扰控制(ADRC)技术的飞行控制器.通过建立风扰下的系统动力学模型,分析阵风对旋翼气动力的影响.接着将系统解耦为六通道单回路结构并分别设计自抗扰控制器,引入扩张状态观测器估计系统的内外扰动,利用非线性状态误差反馈律输出扰动补偿控制.在此基础上,通过变量代换线性化控制分配矩阵,将控制器输出直接映射到旋翼转速和倾转角.仿真结果表明,所设计的自抗扰飞行控制器具有良好的位置和姿态独立控制能力,能够有效地估计和补偿紊流风扰动,同时对系统的部分动力失效故障有较强的鲁棒性.     

一种多旋翼飞行器的设计及实验验证

传统多旋翼机具有欠驱动特性,且平移、旋转运动均存在强耦合,极大地限制了飞行器的机动性能.为此本文设计了一种具备全向运动、推力矢量控制飞行、倾转悬停功能的多旋翼飞行器.该飞行器结构为正四面体,4个倾转旋翼模组分别固定于该四面体的4个顶点.每个倾转旋翼模组能够提供矢量推力,从结构上实现了飞行器姿态控制和位置控制的解耦,使得飞行器能够实现3维空间中全姿态的轨迹跟踪.为避免欧拉角控制产生的奇异性,设计了基于四元数的姿态控制器.利用可控性原理分析了旋翼发生故障时飞行器的可控性,证明了相比传统飞行器它具有更高的容错性.样机实验测试了该飞行器的大角度复杂机动动作以及推力矢量控制飞行能力,可实现最大70°的倾转悬停.实验结果表明,该飞行器相比于传统的四旋翼飞行器具备更高的机动性.     

倾转式三旋翼无人机非线性鲁棒控制设计与实验验证

针对倾转式三旋翼无人机的建模及控制设计问题,本文通过对此类无人机动力学特性的分析,构造了以电机转速和尾舵倾角作为控制输入的动力学模型.为补偿动力学模型中未知的外部扰动及参数不确定性,设计了一种非线性自适应鲁棒控制策略.在此基础上,基于Lyapunov分析方法及Barbalat引理证明了所设计控制器的闭环系统稳定性,以及误差渐近收敛性.最后通过半实物仿真平台进行了实验验证.实验结果表明,本文中提出的控制策略对倾转式三旋翼无人机外部扰动及参数不确定性具有较好的鲁棒性.     

四旋翼飞行器的设计与仿真分析

本文通过对电机和螺旋桨构成的执行机构的传递函数以及对受力情况的Matlab建模分析直观的观测控制量与运动的状态。结果表明,通过对多个物理量的PID控制可以很好的控制垂直飞行和水平匀速飞行。     

飞行器偏角和倾斜角控制优化算法的仿真分析

无人驾驶的飞行器在偏角和倾斜角控制过程中,角度控制的滞后性问题一直无法解决,高速飞行使得飞行器角度控制再入过程中的动压、过载、热流等物理约束过程复杂化,利用传统的PID飞行参数控制方法对飞行器进行控制,为了保证精度,仅仅通过改变航向角的方式来进行转弯偏角和倾斜角控制,导致转弯半径很大,无法保障控制精度.提出利用改进PID神经网络算法的飞行器偏角和倾斜角控制优化模型.根据飞行器控制系统及动力学原理获取飞行过程的动力方程,构建飞行器角度控制数学模型,根据改进后的PID神经网络算法进行最优角度值求解,降低控制系统的跟踪误差、保证算法的收敛性,实现飞行器角度控制模型的优化.实验结果表明,利用改进算法进行飞行器控制模型的优化,能够保证飞行器飞行过程的航偏角和倾斜角控制精度.     

四旋翼惯性导航姿态解算算法的改进与仿真

为了实现四旋翼飞行器的高精度导航,提出了互补滤波法和四元数算法对传感器获得的数据进行修正,最大限度的抑制干扰误差并提高姿态角解算的准确度;首先简单推导了捷联式惯性导航系统的算法基本原理并利用互补滤波算法进行改进,然后给出了惯性导航系统的力学编排模型分析旋翼飞行器的运动姿态;最后仿真验证数据选用惯性仪表MPU6050和HMC5883所得到实测数据采集并进行仿真分析,平台处理器选用STM32来仿真惯性仪表的测量速度,最终得到实验结果证明算法可行性。     

机翼不对称损伤飞机飞行配平数值方法研究

飞行配平对飞行控制策略和算法起到至关重要的作用.传统对称完好飞机的飞行配平方法是纵侧向单独进行,分别利用各自的舵偏和推力进行迭代计算.当飞机由于机翼不对称损伤而发生纵横向运动强耦合时,不能保证配平的准确性和收敛性.针对单侧机翼不对称损伤飞机配平问题,首先置零运动方程加速度量得到配平方程,可从数学上提出了解决上述特殊构型飞机飞行配平的多维牛顿迭代方法,并从全局收敛性严格证明和实际情况中给出保证算法收敛的迭代初值选取方法.仿真结果表明,改进飞行配平方法能够有效地给出合适的迭代初值点,并便捷地计算出机翼不对称损伤飞机纵侧向运动强耦合下的全状态配平点集,具有较好的工程应用前景.     

飞机拦阻着陆动力学分析与仿真

飞机拦阻着陆挂索后的受力状态是属飞机最复杂的受力状态形式,为研究着陆安全性,必须建立相应的动力学模型以评估飞机和拦阻机之间的相容性,从而确保飞机短距离拦阻制动的安全性,通过对拦阻钩冲击拦阻索形成的应力波进行了针对性研究,提出了飞机对中正撞击的拦阻着陆动力学分析方法,并以MATLAB为平台进行了计算机仿真,与ADA119551的实验数据相比较具有良好的精度,可为飞机拦阻着陆和舰载机着舰以及拦阻钩、航母设计提供有益的参考。     

混合磁悬浮轴承转子系统的仿真分析

通过ANSYS对UG中所建立的转子的三维实体模型进行有限元分析,生成了柔性转子的模态中性文件,将其导入ADAMS中分别建立了轴向永磁、径向四自由度电磁悬浮和轴、径向三自由度永磁、其余两径向自由度电磁悬浮的五自由度混合磁悬浮轴承柔性转子系统模型,采用基于接口的方法在MATLAB和ADAMS环境下对系统进行了起浮和旋转联合仿真,并根据仿真结果对设计参数进行了优化,可为混合磁悬浮轴承转子系统的设计与研究提供参考。     

飞机偏心拦阻过程动力学分析与仿真

针对飞机拦阻时,由于拦阻钩两侧拦阻索的非对称性及甲板两端滑轮的限制,常规波动力学方法求解的结果与实测值不符合。为解决上述问题,以更准确描述拦阻时的拦阻索的应力应变状态,在拦阻边界条件下,对横波传播路径进行了合理假设,确定了横波的传播路径及弯折角求解模型,并考虑了其它工程研究中未涉及的纵波反射问题,进而建立了基于应力波的偏心拦阻动力学精确模型,并在MATLAB平台进行了计算机仿真。仿真结果表明与实测符合,为飞机拦阻以及拦阻钩、航母设计提供有益的参考。     

基于MEMS加速度传感器的飞行器倾角测量系统设计

根据MEMS加速度传感器的工作原理和特点,研究了一种基于MEMS三轴加速度传感器和C8051F352单片机的飞行器倾角测量系统的实现方法;介绍了倾角的测量原理及整体框架,重点阐述了系统的硬件电路设计和软件设计;该系统体积小、功耗低且可靠性高,可用于各类飞行器的倾角指示和测量。     

基于无人机倾斜摄影的航空器搜寻区域建模

无人机具有体积小、机动灵活,响应迅速等特点,倾斜摄影技术能快速全面的采集地面数据.近年来在航测领域无人机倾斜摄影技术得到了快速的发展,论文以倾斜摄影技术原理为理论依据,分析无人机倾斜摄影技术作业的关键流程,并设定航空器失事不同典型区域,通过实际数据采集作业,对失事区域进行三维实景建模,结果表明该应用研究能满足航空器失事...