吊篮着陆油气缓冲器设计

研究气球着陆缓冲器性能作用问题,当气球吊篮完成科研数据的搜集后,从大气同温层返回着陆时,由于受到地面的冲击,产生振动,对吊篮内的观测仪器造成影响.为解决上述问题,结合平流层气球吊篮特性,为提高控制系统的性能,采用油气缓冲器减小吊篮着陆时所受的冲击影响.通过分析缓冲器的工作原理以及吊篮的着陆过程,计算出缓冲器部分参数,建立了油气缓冲器的综合特性模型,并利用MATLAB对其动态过程进行仿真分析,结果得出了缓冲器特性的曲线,反映了气球吊篮的着陆过程.分析表明:所设计的油气缓冲器能对吊篮实现有效减震的作用缓冲效果良好.     

下视景像匹配仿真系统中的数据生成

为了对下视景象匹配算法的性能进行评估,需要构建完善的下视景像匹配仿真系统.针对下视景像匹配仿真中的数据生成问题,全面考虑了实际下视景像匹配系统的数据生成原理及流程,引入了ICCD误差模型、雾景误差模型和姿态畸变模型等噪声和误差模型对实时图生成过程进行仿真.并模拟了实际系统工作时的航线及飞行姿态等相关数据的生成过程,考虑了飞行器实际航线及飞行姿态对各项生成数据的影响,最后提出了一种仿真程度较高的实时图序列及相关数据生成系统.     

直升机飞行视景仿真实现

为了用视景仿真技术模拟直升机的飞行姿态,通过三维视景建模软件Multigen Creator,建立了直升机、地形场景的视景模型,以三维仿真软件包OpenGVS作为图形开发引擎,用现代软件工程的方法,在VisualC++6.0平台上构建了直升机飞行仿真软件的整体框架,完成其中关键模块的代码编写.对于输入模块,用游戏杆作为视点变换的控制工具,运用Direct-Input接口技术对其编程.通过实例运行所编制代码,在飞行操作杆控制下,系统在飞行模拟过程中实时跟随性较好,达到理想的飞行仿真效果,从而为以后进一步研究直升机综合操纵特性和飞行品质作了一个预先性仿真研究.     

基于Creator和Vega的红外飞行视景仿真

目前,红外飞行视景仿真已成为飞行仿真的一个重要研究方向,具有重大的军事和经济意义.针对视景仿真技术对于在夜视条件下也可以进行飞行仿真的问题,文中提出利用Creator建立三维地形模型;基于Vega仿真软件环境开发天空、地面背景和飞机效果;利用Vega中的SensorVision模块讨论了红外飞行视景生成技术,模拟在夜视条件下红外飞行视景环境,以及观察到的红外景象;利用C 编程,调用Vega API函数,开发了视景仿真程序,最后基于MFC完成了对于红外飞行视景仿真的软件界面的开发.开发和应用结果表明,该系统灵活通用,比基于OpenGL图形库开发的红外视景仿真提高了画面逼真度,缩短了开发周期.     

基于OSG的飞行视景仿真平台开发

OSG(Open Scene Graph)是一个出色的视景仿真开源软件包,基于OSG可以开发高拟真度低费用的飞行视景过程.但是由于OSG是基础类库,因而有必要对其进行二次开发以降低视景过程的开发难度和开发周期.首先论述了OSG的体系结构,并依据装配式的视景仿真生成思想,设计了基于OSG的飞行视景仿真软件平台FSS的顶层结构体系.基于该顶层设计,实现了软件的开发,通过示例可以看出,在FSS上可以简单、快速实现飞行视景过程的创建,从而大幅度降低了飞行视景仿真过程开发的周期和难度.     

基于Vega/MFC的直升机视景仿真设计

由于在视觉上的逼真效果,视景仿真在飞行控制方面得到了广泛应用;通过Visual C++/Creator/Vega的结合使用,完成了一个完整的直升机视景仿真系统,包括控制软件和视景软件两部分;控制软件是用MFC完成对HUD画面和飞行数据的实时显示,以及飞行参数输入等;视景软件主要包含了某型号直升机Creator模型的建立、场景的配置、驱动程序的编写等;控制软件与视景软件分别在两台计算机上运行,控制计算机解算出来的数据通过Socket通讯传输给视景计算机,驱动程序根据相应数据驱动Vega视景进行相应姿态、音效等视景演示,在验证飞行控制律和视觉上有很好的效果.     

基于Vega Prime的探空火箭视景仿真

探空火箭飞行速度快,飞行时间短,不易观察其飞行过程中的姿态变化。探空火箭视景仿真,可以有效的解决这个问题。本文介绍了三维视景仿真工具Vega Prime的系统结构和基于Vega Prime应用的具体开发步骤,并对探空火箭视景仿真进行了实现,对火箭尾焰粒子系统特效和帧同步的实现也进行了介绍。     

空空导弹攻击过程视景仿真研究

为复现空空导弹打靶攻击过程,满足部队训练评估需要,提出了利用虚拟现实技术进行视景仿真的解决方案。采用Creator建模软件建立飞机、导弹、靶标等三维模型,利用Vega Prime视景仿真软件和Microsoft Visual Studio.NET2003软件开发环境,对所建模型进行场景渲染和攻击过程的飞行仿真,仿真程序完整演示了空空导弹从飞机上发射、空中飞行、击中靶弹的全过程,效果逼真,交互性好。仿真结果证明了上述方法的可行性和有效性,为部队打靶训练提供了一种有效的评估分析手段。     

气球吊篮姿态控制系统的仿真研究

气球吊篮在高空科学观测和实验中被广泛地应用,气球吊篮的姿态一般可以采用力矩陀螺或反作用轮来进行控制,这两种控制方法各有优缺点,该文针对反作用轮式控制方法,介绍了系统的构成原理,给出了系统的仿真模型,并在具有位置干扰和速度干扰的情况下,采用MATLAB对该控制系统进行了仿真,从仿真的结果来看,反作用轮式的吊篮控制系统可以完成控制任务,但是响应速度比较低.和力矩陀螺式控制系统相比,反作用轮式的吊篮控制系统的结构简单、费用低廉,在一些特定的场合是比较实用的控制系统.     

基于ATmega16的变滚转速率飞行器姿态控制器设计

由于受横风、初始扰动和发动机参数偏差等因素的影响,变滚转速率飞行器在飞行过程中的飞行姿态将会发生变化,从而导致其实际飞行轨迹偏离预定飞行轨迹.本文利用AVR微控制器ATmega16及相应的信号调理电路,进行姿态控制器的设计,采用鉴频鉴幅方法对飞行器姿态角偏差进行处理,能够有效地修正飞行器姿态角偏差,完成对飞行器在变滚转速率飞行状态下的自适应姿态控制.     

平流层气球吊篮及姿态控制系统设计

平流层气球测量测试与通信技术目前在国际上处于研究热点状态,平流层气球与卫星及其它空间飞行器相比,具有成本低、寿命长、风险小等优点,在一定程度可取代成本高昂的卫星和空间飞行器,用于通信领域和空间科学研究领域,具有十分广阔的应用前景。本文结合平流层空气球吊篮及姿态控制系统的研制,对球载控制系统与地面中心站及各节点机组成的异构分布式系统数据通信网络以及监测系统软件的设计方法进行了介绍,并陈述了在LabWindows/CVI开发环境下开发测控应用程序所须注意的问题。     

平流层球载系统方位控制仿真与试验研究

研究了平流层球载系统的方位控制问题.介绍了吊篮方位控制系统工作原理并建立了其数学模型,控制系统采用反作用飞轮子系统实现吊篮方位的高精度控制,并采用反捻装置子系统实现对飞轮电机的卸荷以及对干扰力矩的解耦控制.针对球载方位控制系统,提出了一种带调节因子的新型非线性PID控制器,控制器根据指令跟踪误差自动调整增益参数,能够克服传统PID控制器难以协调快速性和超调量的缺点.仿真与试验结果表明,吊篮控制方案以及非线性PID控制算法能够准确实现球载系统的方位跟踪.     

基于LabVIEW的吊篮姿态控制地面监控软件设计

针对高空气球吊篮姿态控制系统地面监控的需求,利用LabVIEW开发环境设计了一种吊篮姿态控制地面监控软件.监控软件采用了模块化的设计思想实现了遥测数据的接收与实时显示、控制指令的上传与记录、数据和日志的下载与存储等功能.实际测试结果表明,基于LabVIEW开发的监控软件,可满足高空气球吊篮姿态控制系统的监控需求,并且具有开发周期短、可扩展性好、便于调整和维护的优点.     

Autonomous longitudinal motion of a paraglider. Mathematical simulation, synthesis of control

Mathematical model of motion of a paraglider in the longitudinal plane is constructed. The vehicle consists of a sail and a gondola. Both bodies are assumed to be perfectly rigid. They are connected by slings which are assumed to be perfectly rigid rods. Thus, the considered model of the paraglider represents one rigid body with three degrees of freedom. An engine, which develops thrust using a propeller, is mounted rigidly on the gondola of the vehicle. The orientation of the thrust vector with respect to the gondola is constant. The steady-state regimes of motion of the paraglider for the constant thrust are found. The law of automatic thrust control for which the flight of the vehicle is stabilized at the given altitude is designed. The domains of asymptotic stability of the paraglider motion at a constant altitude, including with account of delay, are constructed in the plane of the feedback coefficients. In this plane the domains in which a given stability factor is ensured are constructed. Some results of numerical simulation of the flight of the vehicle are presented.     

A crane-based five-axis manipulator for antenna tests

Antenna tests require precise positioning of an RF probe — at rest and during dynamic motions. Positioning includes the actual position of the tip of this probe and its vectorial orientation. This paper presents the automation and control concept for a novel crane-based measurement system. The system consists of a measurement gondola mounted to the hook of an overhead crane and designed such that it carries the probe and rotates it about two orthogonal axes. This system allows to arbitrarily position and orientate the probe in space on a given scanning surface. As the gondola is positioned using a crane, sway, skew, and tilting oscillations must be taken into account. Therefore a control concept is proposed that extends standard crane control by two additional degrees of freedom. For motion control with good trajectory tracking behavior, a flatness-based two-degree-of-freedom (2-DOF) state controller is applied for each axis. An extended Kalman filter is used for state estimation so that nonlinear effects and coupling between different axes are considered. The effectiveness of the proposed control concept is demonstrated by means of experimental results.     

球载升空平台LQR最优控制器设计与仿真

本文介绍了球载硬Ｘ射线空间高能天文望远镜ＨＡＰＩ－４系统探测器平台即吊舱系统的状态空间模型。线性二次型最优控制器ＬＱＲ的设计方法及仿真结果。这此结果也可推广到其他类似的球载升空平以。仿真结果表明，引入高性能控制算法可以大幅度改善控制系统的性能。     

Dynamics and control of a spatial disorientation trainer

Modern combat aircraft can fly at unusual orientations. The spatial disorientation trainer (SDT) examines a pilot's ability to recognise these orientations, to adapt to unusual positions and to persuade the pilot to believe in the aircraft instruments for orientation and not in his own senses. The SDT is designed as a four-degree-of-freedom (4DoF) manipulator with rotational axes. Through rotations about these axes, different orientations can be achieved; different acceleration forces acting on the pilot can also be simulated. In this paper, a control algorithm of an SDT that improves the quality and safety of the SDT motion while improving position accuracy and reducing servo errors is proposed. This control algorithm uses approximate inverse dynamics based on the recursive Newton–Euler algorithm, which accounts for the motors present in the system; it calculates motor torques, as well as the forces and moments acting on the SDT links based on the achievable velocities and accelerations of the robot links. This algorithm enables accurate dimensioning of the axes bearings and links as well. The maximum possible accelerations of the SDT links are calculated in each interpolation period based on the total moments of inertia for the axes of rotation of these links, mutual influences of the link accelerations on each other, and motor capabilities. The forces, moments and torques that act on the SDT links obtained with the suggested algorithm have lower magnitude and smoother profile. In this study, the forces and angular velocities that act on the simulator pilot in the SDT are calculated along with the roll and pitch angles of the gondola for these forces.     

一种目标导向运动控制算法

结合微小型轮式机器人灵活简便的控制特点，提出了一种新的目标导向运动控制算法，它采用首尾相切的直线段和圆弧构成基本运动路径，可以轻易地实现机器人的入口控制问题。与普通目标导向算法相比，该算法运算十分简单，控制代价非常小，极易在微小型机器人上实现和推广。仿真结果验证了控制算法的有效性。     

改进人工免疫算法在水下机器人运动控制中的应用研究

基于生物免疫系统的生理特性,以免疫系统T细胞、B细胞与免疫应答为基础,引入了免疫算法,其结构简单,易于实现,但是由于忽略了免疫系统的记忆、自适应、细胞繁殖和自然死亡等复杂的机理行为,也不具有实时自调整的能力。结合梯度搜索方法和希尔函数,提出了一种基于Sigmoid非线性模型的自学习免疫控制算法。将该方法应用于水下机器人的运动控制系统进行仿真研究,结果表明了改进人工免疫算法的有效性。