飞行控制系统可视化仿真平台设计

提出一种通用的飞行控制系统可视化仿真平台,以并行化计算思想设计系统总体框架,通过OpenMP多线程并行多核编程技术和单程序多数据流技术实现飞行动力学系统和飞行控制系统的并行解算。该平台可以载入各种飞行控制器、飞行动力学模型和数字地图进行仿真,能以数字、曲线和三维动画的形式显示仿真结果。以Beaver多模态自动驾驶仪仿真设计为例进行验证,结果表明该平台具有执行效率高、易于扩展和通用性强的优点。     

微小型无人直升机建模与姿态控制

建立了微小型无人直升机数学模型,并采用误差预报法进行参数辨识,获得了较高精度的数学模型。应用H_∞回路成形鲁棒控制方法设计了微小型无人直升机姿态控制器,并进行了频域分析,开环控制系统的成型效果良好。在模型浮动20%条件下进行仿真,结果表明控制系统具有较强的鲁棒性。飞行试验获得了良好的控制效果,验证了建模与控制器设计方法的可行性和有效性。     

直升机贴地飞行模型跟踪控制器设计研究

为了设计直升机实施贴地飞行时的飞行控制系统,研究了基于内/外回路控制结构的直升机模型跟踪飞行控制器,引入了模型跟踪性能判据,分析了显模型的动态特性以及增益矩阵等参数的优化设计对控制系统模型跟踪性能的影响;对于贴地飞行中实施的鱼跃障碍机动飞行,设计了模型跟踪控制器,对于直升机对正弦形式垂向速率指令和俯仰指令的跟踪进行了仿真;通过对仿真结果的分析说明了模型跟踪控制技术在直升机贴地飞行控制中性能良好,有很好的应用前景.     

基于人工蜂群算法的无人直升机LQG/LTR控制律优化设计

针对无人直升机线性二次型高斯/回路传输恢复(LQG/LTR)飞行控制律设计中加权矩阵的选定问题, 提出一种基于人工蜂群算法优化控制器加权矩阵的方法. 采用LQG/LTR控制方法设计无人直升机的内外环自主飞行控制系统; 利用蜂群算法的全局寻优能力, 通过最小化性能指标对状态反馈控制器进行优化; 在系统噪声和阵风的干扰下, 对该无人直升机飞行控制系统进行轨迹跟踪仿真. 研究结果表明, 该优化设计方法提高了控制器的设计效率, 优化后的控制器的跟踪性能和鲁棒性有了明显提高.     

基于Matlab/Simulink的硬件在回路无人机仿真系统设计

随着无人机在军事和民用领域的应用前景,高效率的地面控制操控训练替代实装飞行是保证系统安全、提高效率和节省经费的重要手段,针对无人机飞行控制系统仿真的特点和人在回路仿真系统的要求,提出利用Matlab/Simulink提供仿真环境进行人在回路的无人机仿真系统的设计方案,该方案将PC机作为实时飞控系统,从而将其作为飞行控制的仿真平台,相对于传统手工编写代码的方式,基于Simulink模块构建的仿真模型具有灵活、快速、高效和低成本等特点,对无人机模拟训练系统中飞行动态仿真模型的设计和人在同路的仿真训练具有很高的实用价值.     

针对大气紊流改进的飞控系统设计及仿真研究

提出了一种改进的抗大气紊流纵向俯仰姿态保持飞行控制系统设计方法;针对大气紊流频谱,建立了包括大气紊流、舵回路和飞机模型为一体的增广模型;运用LQG/LTR对控制系统稳定裕度的补偿作用,设计了抗素流扰动的飞行控制系统,并加入外环PID控制器,提高了系统的动静态性能;最后通过给飞机模型施加摄动来验证飞行控制系统的鲁棒性;仿真结果表明,用该方法设计的飞行控制系统具有良好的动静态品质和较强的抗大气素流干扰的能力,从而使飞行控制系统具有良好的稳定性和鲁棒性.     

基于实时仿真平台直升机系统控制策略研究

直升机飞行控制系统属于典型的多输入-多输出系统,本身具有非线性特性,是控制系统工程中较为复杂的被控对象,设计有效的低成本的直升机的飞行控制系统日益受到重视.本文设计了一种新型的直升机实时仿真系统,利用加拿大Quanser公司开发的三自由度运动仿真平台,基于Matlab的实时工作间进行了飞行控制系统的设计,通过代码自动生成环境产生实时仿真代码,进行仿真实验.本文介绍了系统的组成,建立了系统的数学模型,设计了系统的控制器,并对最优控制策略进行了研究.控制器在传统PID控制方案的基础上采用LQR控制方案.最后经仿真验证可知,LQR控制器可以实现最优控制,该系统控制效果较好.     

基于模糊PID的直升机模型飞行姿态控制

针对微型无人直升机具有非线性、多变量耦合等特性,利用模糊组合PID控制方法研究直升机模型飞行控制系统的姿态控制问题。首先以三自由度直升机模型为控制对象,建立动力学方程。然后对PID控制方法采用模糊控制算法进行改进。为使直升机模型能够平稳飞行,且具有较强的鲁棒性,基于解耦的直升机模型分别设计模糊-PID阈值切换和加权控制方法,对直升机模型的俯仰轴和横侧轴进行控制。最后将所提出的控制方法应用于直升机模型本体实现姿态优化,实时仿真效果说明所设计方法的可行性和有效性。     

基于LQR的无人直升机姿态控制器设计

无人直升机控制系统是一个易受环境干扰的、各通道相互耦合的非线性系统.为了实现无人直升机能在不同环境下自主飞行,需要设计抗干扰能力强的控制器;采用系统辨识的方法得到直升机横向通道和纵向通道姿态环路的线性系统模型;根据线性最优二次型理论,对直升机横向通道和纵向通道的姿态环路设计了LQR最优控制器,使用MATIAB仿真选取最优控制器参数后,在ALIGN 700N直升机上进行了实际飞行试验,仿真和飞行试验表明,采用LQR控制技术设计的无人直升机姿态控制器具有较强的鲁棒性和实用性.     

直升机飞行控制器设计与仿真

为了改善直升机飞行控制系统的性能,研究了其在前飞状态下的模糊平滑切换控制方法和仿真验证问题。以ADS-33D水平1操纵品质要求为设计目标,建立直升机不同平衡点的线性子模型,采用基于遗传算法的H∞控制器设计方法设计各局部控制器,应用模糊平滑切换策略设计全局控制器,实现直升机在不同速度下的飞行控制,保证了控制过程的平滑性,并用数学方法证明了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的直升机飞行控制器达到了ADS-33D水平1操纵品质要求。