多无人机仿真平台的设计与实现

为用于多无人机控制算法的仿真,设计了一种模块化的多无人机仿真平台。以旋翼无人机为模型对象,利用Creator和Vega仿真软件进行无人机视景仿真,在MFC下结合虚拟现实技术、数据库和多线程技术,使仿真数据直观多样的呈现给操作者,并以动态链接库建立模块,使各仿真模块可以随着研究成果进行扩展升级。经多次运行,仿真平台稳定性良好,占用资源小,为多无人机协调控制的研究提供了直观便利的分析工具。     

基于FPGA的数字磁罗盘开发

针对电子罗盘的定位导航应用,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)作为微控制器的数字磁罗盘,具有成本低、速度快、功耗小的优点。FPGA负责完成对数字磁阻传感器和数字加速度计的数据采集、方位角计算、LED显示以及串口输出等处理。对罗盘的误差来源进行了分析,重点对其中的硬干扰误差进行了补偿修正。为了验证设计效果,对数字磁罗盘实物进行了测试,测试结果表明:磁罗盘在进行误差补偿后,精度范围能够达到1°～2°左右,且长期运行时稳定,可适用于普通导航领域。     

基于Backstepping的临近空间飞行器非线性控制

为解决临近空间飞行器的稳定跟踪控制问题,考虑模型参数不确定和外界未知干扰对跟踪控制性能的影响,基于backstepping方法与非线性控制理论设计稳定跟踪控制算法.将通用临近空间飞行器数学模型转化为严反馈形式,采用backstepping方法递归求取控制信号,并利用非线性方法对控制器进行设计,从而保证了系统的稳定性和鲁棒性.仿真结果表明,给出的控制方法能有效抑制模型参数不确定和外界干扰的影响,对于实现临近空间飞行器的稳定跟踪控制具有较好的应用价值.     

飞行器上升段轨迹的优化设计

针对飞行器上升段轨迹优化求解困难的问题,提出一种基于正交配点的优化求解方法。该方法以第二类切比雪夫正交多项式的零点作为系统控制变量和状态变量的离散点,利用拉格朗日插值多项式对状态和控制变量进行拟合。通过对多项式的求导将动力学微分方程约束转化为代数约束,从而把无限维的最优控制问题转化为一个有限维的非线性规划(Nonlinear Programming,NLP)问题。随后,利用序列二次规划(Sequential Quadratic Program-ming,SQP)方法求解转化后的NLP问题,获得最优的飞行轨迹。最后,飞行器上的仿真结果验证了所提方法的有效性。研究成果可为飞行器的制导控制提供可行的飞行轨迹,有一定的工程应用价值。     

四旋翼无人飞行器的轨迹跟踪与滑模事件驱动控制

四旋翼飞行器作为一个典型的欠驱动的系统,具有强耦合、非线性等特性.针对飞行器外部干扰、和通信资源受限条件下的轨迹跟踪控制问题,进行滑模事件驱动控制方法的研究.首先,分析动力学特性,通过时间尺度分解方法将系统解耦成位置子系统和姿态子系统.其次,将位置子系统转化为严格反馈形式,设计反步滑模控制器,实现位置轨迹稳定跟踪;针对姿态子系统存在时变有界扰动及通信受限,设计滑模事件驱动控制律,在抑制干扰的同时实现对虚拟姿态跟踪指令的跟踪.根据Lyapunov分析方法证明了所设计控制器的稳定性,并通过理论分析证明闭环控制系统不会出现Zeno现象.最后,仿真结果验证了滑模事件驱动控制律在存在外部扰动和通信受限时四旋翼无人飞行器轨迹跟踪的鲁棒性.     

基于支持向量机的鲁棒故障诊断方法研究

针对生产过程中因扰动、噪声等因素引起误报率高的问题,文中提出基于支持向量机（SVM）的鲁棒故障检测方法.采用SVM对建模不确定性部分进行辨识,且将结果作为补偿项加到观测器中,使残差在理想情况下只表现为故障的形式,消除了干扰、噪声等对残差的影响.而在故障辨识中,文中对基于积极集法的回归型增量支持向量机（RISVM）进行研究,不断考虑新数据对辨识模型的影响,实现故障的在线辨识.最后通过仿真算例验证所提方法的有效性.     

基于NNFPN 模型的电梯故障诊断方法的研究

提出一种基于神经网络的模糊Petri网模型(NNFPN)，并将该模型应用于电梯故障诊断系统．阐述了该模型的定义、模糊产生式规则的NNFPN表示、NNFPN的触发规则以及NNFPN的训练学习算法．分析了如何建立基于NNFPN的电梯故障诊断模型，提出针对不同工作状态利用不同的NNFPN电梯故障模型进行诊断，可使诊断结果更加准确．     

基于鲁棒优化理论的电梯群控调度策略

论文针对不确定线性优化问题,研究其不确定集的选择,初始不确定鲁棒优化模型的建立,以及基于该模型的鲁棒对等式转化问题.然后将鲁棒优化建模方法应用于电梯群控调度问题,建立其鲁棒优化模型,解决了交通流不确定性的影响,从而使调度结果更为合理.结合电梯群控虚拟仿真环境,设计了电梯群控鲁棒优化调度算法,并进行仿真验证.通过与其他调度算法的比较,证明了鲁棒优化调度算法在不同交通流F均具有优良的性能和适应能力.实验表明,鲁棒优化调度方法可以解决交通流预测误差的影响,很好地改善电梯群控调度性能.     

一类具有通信逻辑的网络控制系统稳定性分析

针对具有线性不确定对象的网络控制系统的带宽约束问题,设计了具有周期通信逻辑的网络控制系统的结构,建立了具有周期通信逻辑的网络控制系统模型.运用现代控制理论和矩阵摄动理论相关原理,进一步证明了系统保持渐近稳定的充分条件.最后通过仿真算例验证了结论的有效性.     

多无人机协同编队飞行控制研究现状及发展

无人机在军事和民用应用上越来越广泛,为使无人机能够更好地发挥作用,需要采用多无人机编队飞行控制来实现协同侦察、作战、防御及喷洒农药等任务.多无人机协同编队控制技术主要包括信息感知技术、数据融合技术、任务分配技术、航迹规划技术、编队控制技术、通信组网技术和虚拟/实物验证实验平台技术等.首先对国内外多无人机编队相关技术的现状和进展进行综述,然后重点对多无人机编队控制方法进行分析,并对队形设计、队形调整和队形重构等问题进行归纳总结,最后对多无人机协同编队所面临的机遇和挑战进行了展望.结果表明:目前多无人机编队飞行理论方面取得了丰硕成果,但是实物飞行试验仅能实现简单通信环境下的协同编队飞行,任务分配和航迹规划实时性不高,控制方法应对突发情况鲁棒性低,多机多传感器协同感知能力不足,欠缺对实体的仿真实现,未来的研究方向应是突破上述关键技术的不足,开展复杂感知约束和复杂通信环境下的多无人机协同编队飞行研究,提出更加有效的控制方法,并进行多无人机实物编队飞行试验,使无人机能够更好地完成既定任务.