基于ANSYS的涵道风扇无人机模态分析

涵道风扇无人机是一种新型的无人机,近年来发展很快,其优越的悬停性能为民用侦查提供了很大的方便。首先建立涵道无人机计算模型,然后利用有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析。根据求解结果改善已设计的机械结构,并且为涵道风扇无人机控制方案的制定提供数据支持。     

基于CFD的涵道风扇无人机姿态调整分析

无人机的发展近年来非常迅速,一种新型的涵道风扇无人机引起了人们越来越多的关注。涵道风扇无人机的姿态调整是其控制的一个关键点也是一个难点。针对所设计的涵道风扇无人机,利用流体力学分析软件FLUENT对其进行内部流场分析,建立仿真模型并进行网格划分,对旋翼叶片表面压力、速度变化进行仿真分析,最后得出最佳控制方案。     

小型无人机地面监控系统软件设计与实现

针对小型无人机飞行监测和控制的任务需求,设计了一种地面监控系统软件.系统实现了导航参数实时获取、飞行控制参数在线调整、航迹规划与回显、数据存储及分析等功能,并为超视距飞行提供了有利保障.经大量完全自主飞行实验结果表明,所设计的监控系统软件不仅能够满足小型无人机下行信道传输数据量大的监测要求,而且可以确保上行信道控制参数高精度、高可靠性的要求.     

变姿飞行机器人及其关键技术

变姿飞行机器人是一种具有垂直起降功能的无人机,并且能够像固定翼飞机那样水平前飞.文中介绍了基于涵道风扇技术变姿飞行机器人的发展现状及趋势,还分析了变姿飞行机器人变姿的方式及关键技术.     

一种新型无人机飞行控制系统的设计

文章基于无人机系统未来发展路线,从无人机系统飞行任务剖面的技术需求出发,重点研究飞行控制系统的功能、控制过程及系统硬件电路组成等,设计出一种新型的无人机飞行控制系统。该系统应用广泛,具有设计精炼、可靠性高、易操作等特点。     

陆空两用飞行汽车升力系统设计与分析

设计一款采用涵道风扇作为飞行动力元件的陆空两用飞行汽车,根据主要性能指标及布置形式,基于空气动力学动量理论对涵道风扇升力进行设计计算。通过与发动机的匹配计算得出陆空两用飞行汽车的飞行性能参数,最终提出一种涵道风扇式飞行汽车的设计方案,验证了采用涵道风扇形式的轻型陆空两用飞行汽车设计的可行性。     

多旋翼无人机姿态控制方法设计与分析

多旋翼无人机因其机械结构简单、维护使用方便等突出特点,近几年在各个应用领域发展迅速。但由于其动态系统为非线性、强耦合,并且对外界及自身系统干扰敏感等特点使其系统难以控制。通过分析无人机的飞行姿态,设计了一种相对传统PID控制方法进行改进的无人机姿态控制方法,并在软件上编程实现,通过飞行测试及地面站输出的结果,验证了该方法确实有助于改善无人机的动态性能,使其在有外界及自身系统干扰的情况下更易于控制,更稳定。     

某长外涵道形式的尾喷管特性数值计算分析

为了获取用于飞行推力确定的尾喷管特性,利用全三维CFD仿真计算得到了某国产小型分开排气涡扇发动机的尾喷管流量系数和推力系数随外流马赫数、内外涵进口总压比、喷管落压比的变化关系。计算结果表明,尾喷管特性变化趋势合理,可为该型国产发动机飞行推力确定提供依据,对研究带长外涵道型尾喷管内外涵耦合影响分析具有重要意义。     

基于视觉的小型四旋翼无人机自主飞行控制

提出为实现小型四旋翼无人机自主飞行控制,设计一种基于视觉的飞行控制方法,并搭建嵌入式控制架构飞行试验平台。在控制过程中,光流信息与姿态角信息进行融合用于估计无人机水平位置信息,利用获取到的水平位置信息作为内外环结构的比例微分积分(Proportion integration differentiation,PID)控制器外环反馈信息。不同于传统的基于地面站的控制架构试验平台,该飞行系统中采用了一个嵌入式控制架构的试验平台。该平台依靠机载嵌入计算机进行光流计算、运动状态估计,并采用机载飞行控制器执行控制算法。这种嵌入式控制架构工程实现难度高,但更利于实现四旋翼无人机的全自主飞行控制。试验结果表明,提出的设计方法取得了较好全自主飞行控制效果。     

自主无人机导航及数字飞行控制系统的研制

介绍了数字式无人机飞行控制系统的硬件组成和主要特点,详细阐述了该数字飞行控制系统自主飞行的控制律的设计原理及软件实现方法。半物理仿真结果表明,该数字飞行控制系统能够较好地实现自主导航。     

Auto-landing of fixed wing unmanned aerial vehicles using the backstepping control

The control of the unmanned aerial vehicles is a difficult problem because of their light weight and the strong coupling between the longitudinal and lateral modes. Motivated by this, a backstepping and dynamic inversion-based automatic landing system is designed in this paper for the flight control of a fixed wing unmanned aerial vehicle subject to wind shears, atmospheric disturbances, and wind gusts. Two backstepping-based controllers are designed for the stabilization of the attitude angles, while the controller associated to the forward velocity uses the dynamic inversion technique to obtain a constant forward velocity during all the three stages of landing. To provide an estimation of the wind shears, atmospheric turbulences, and wind gusts, a nonlinear disturbance observer is introduced in the control architecture. The lateral deviation with respect to the runway is canceled while the unmanned aerial vehicle maintains its desired trajectory slope angle. The novel adaptive automatic landing system is software implemented and validated by complex numerical simulations; the results of the numerical simulations prove the stability and robustness of the new control architecture for different initial conditions and wind type disturbances.     

涵道式无人飞行器的动力学建模与运动稳定性分析

涵道式无人飞行器在起飞/着陆过程中,由于近地空间复杂气流等扰动的作用,极易产生钟摆振动、精度降低、失控坠落等运动失稳现象。针对求解动力学方程或Lyapunov直接法分析系统运动稳定性存在着方程难以求解及Lyapunov函数难以构建等问题,通过Lyapunov指数方法建立了飞行器结构参数与系统运动稳定性之间的量化关系,为指导系统的机械结构设计及控制系统优化,提高其系统的可靠性和稳定性提供参考。该方法与Lyapunov直接法相比,具有可构建性、计算过程简单等特点。     

支持模型驱动开发的飞控系统数字样机设计

针对飞控系统设计面临的各种问题,研究了一种基于图形化建模语言、支持模型驱动开发的飞控系统数字样机设计技术。基于Rhapsody,STATEMATE,Simulink等搭建了用于飞控系统数字样机设计的支撑平台,研究了基于支撑平台的飞控系统数字样机设计流程及数字样机的四个不同侧面;以一小型无人机飞控系统为例,详细介绍了其数字样机设计,并进行了两个层次的检查和仿真验证。设计实践表明该方法能有效缩短设计时间,提高设计质量,支持后期软件的模型驱动开发,适用于各类飞行器控制系统数字样机的设计。     

基于神经网络干扰观测器的终端滑模飞行控制设计

针对具有不确定的非线性多输入多输出系统,利用径向基神经网络设计非线性干扰观测器,并基于所设计的干扰观测器提出了终端滑模控制方法,同时应用于六自由度无人机的鲁棒飞行控制器设计。仿真结果证明了该控制方案的有效性和鲁棒性。     

Control of flight parameters of a quadrotor vehicle moving over a given trajectory

The problem of control of an autonomous unmanned aerial vehicle with vertical takeoff and landing, which moves over a trajectory specified in the coordinate space, is considered. A method of constructing a system of automatic control of quadrotor vehicle takeoff and flight is proposed. Analytical relations for control actions on four engines that ensure vehicle motion over a prescribed trajectory with desired values of altitude and velocity are derived.     

基于ARM的四旋翼无人飞行器控制系统

为改变传统以单片机为处理器的四旋翼无人飞行器的控制方式,提出了一种基于嵌入式ARM的飞行控制系统的设计和实现方案.详细介绍了控制系统的总体构成以及硬、软件设计方法,包括传感器模块、电机模块、无线通信模块.试验结果表明,该设计结合嵌入式实时操作系统,保证了系统的高可靠性和高实时性,能满足飞行器起飞、悬停、降落等飞行模态的...     

小型无人机吊舱环控系统的研制

针对小型无人机电源紧张、尺寸小、载重量低、飞行速度低的特点,机载吊舱平台的环控系统设计需要满足飞行包线范围内的制冷需求。结构紧凑、重量轻、低功耗的环控系统成为了无人机飞行器研究的重要课题。文中提出了一种对冲压空气压头进行补偿的新型空液换热子系统并将其应用于小型无人机的环控系统设计,阐述了该系统的设计思想和关键技术。采用6SigmaET软件进行了空液换热仿真,结果表明系统换热量达到1.6 kW。实验验证结果也说明该空液换热子系统增强了环控系统低空低速区域的制冷能力。综上所述,本系统是适用于小型无人机机载吊舱的一种经济、高效的环控系统。     

无人机自动检测系统的设计与实现

为了解决无人机飞行控制系统传统测试设备专用性强、智能化不足的问题,本文研究了开关阵拓扑的优化方法,并应用综合仪器技术,与抗干扰技术,成功研制了一台基于PXI总线的自动检测系统(ATS),在单台装置中完成了飞行控制系统全部7种部件的性能检测任务.该自动检测系统实现了程序控制测试流程,无纸化电子记录实测数据,故障在线诊断处理等功能,测试精度高于传统测试设备的20多倍,检测时间缩短到到原来的1/20,已通过外场验收试验,并多次投入外场使用.     

System identification and stability evaluation of an unmanned aerial vehicle from automated flight tests

This paper presents a consequence of the systematic approach to identify the aerodynamic parameters of an unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with the automatic flight control system. A 3-2-1-1 excitation is applied for the longitudinal mode while a multi-step input is applied for lateral/directional excitation. Optimal time step for excitation is sought to provide the broad input bandwidth. A fully automated programmed flight test method provides highquality flight data for system identification using the flight control computer with longitudinal and lateral/directional autopilots, which enable the separation of each motion during the flight test. The accuracy of the longitudinal system identification is improved by an additional use of the closed-loop flight test data. A constrained optimization scheme is applied to estimate the aerodynamic coefficients that best describe the time response of the vehicle. An appropriate weighting function is introduced to balance the flight modes. As a result, concurrent system models are obtained for a wide envelope of both longitudinal and lateral/directional flight maneuvers while maintaining the physical meanings of each parameter.