空间飞行器姿态控制律设计

空间飞行器姿态系统具有非线性、强耦合、多输入多输出的特点。针对飞行器姿态模型的非线性和不确定性,提出了分散模糊变结构控制方法。利用模糊系统对不确定性函数进行逼近,将获得的模糊系统函数作为系统不确定性界函数。对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项,采用控制补偿方法。理论分析和仿真研究表明,提出的方法具有控制精度高,实时计算量小,便于工程实现等优点。     

小型无人机及姿态控制设计

自主飞行是无人机的一个重要特点,也是飞控系统的重要组成部分.要实现无人机的安全自主飞行,飞行姿态控制是非常关键的.因此,通过动力系统建模与估算、机架与动力系统配置逆向优化设计,并采用基于信息融合的小型无人机姿态模糊PID控制,通过将多传感器信息融合及模糊控制方法应用于无人机姿态解算中,使各种传感器在空间和时间的互补与冗...     

基于Matlab辅助无人机飞行控制律设计

飞行控制律直接决定着无人机的飞行品质和飞行性能,在无人机系统工程设计过程中飞行控制律设计是必不可少且至关重要的一环。文章结合无人机工程设计经验,系统性讲述通过Matlab软件辅助无人机飞行控制律设计的过程,涉及从对象建模至控制系统参数选择,且提供了设计实例演示。     

无人机控制律的设计与仿真

本文是在无人机控制技术领域的一个基础性的探索研究.由于本人是首次接触飞行控制这一崭新的领域,且本系在该领域前期的科研积累很少,虽在导师的指导下克服了重重困难,取得了一定的进展,但就其深度而言,还尚显肤浅,在某些问题的研究上还未深入到飞控的本质.     

基于改进Fuzzy-PID控制理论的无人机纵向飞控律设计

针对无人机飞行中存在大量的随机干扰和不确定误差等问题,常规的PID控制器不能满足高精度、高灵活性和强适应性的要求,提出了基于改进Fuzzy-PID控制理论的飞控律设计。该设计使用模糊规则下的切换开关来完成PID控制和Fuzzy控制输出量的加权,使控制具有两者的优点。通过调整模糊隶属度函数参数,可以得到系统的最佳控制方案。仿真结果表明:基于改进Fuzzy-PID控制理论的飞控律明显优于常规控制理论,具有较强的适应性和灵活性,在提高无人机的飞行控制系统性能上具有实际意义。     

基于滚转角速率的无人机横侧向控制律设计

针对某小型样例无人机横侧向转动惯量小、副翼效率高等特点,设计了以滚转角速率为内回路的滚转角、航迹角和航迹跟踪控制律。根据各控制指标与性能加权矩阵Q、控制加权矩阵R的关系,确定了Q阵和R阵,应用鲁棒伺服LQR优化方法,给出了滚转角控制律参数。与常规的滚转角控制器比较表明,以滚转角速率为主控变量的控制器抗干扰能力强,满足样例无人机横侧向控制的要求。     

四旋翼无人机块控反步姿态控制器设计

针对四旋翼无人机的姿态控制问题,设计了一种基于块控反步法的姿态控制器。建立了四旋翼无人机完整的姿态运动模型,包括姿态动力学模型和空气动力学模型,并将其转化为多输入多输出非线性系统的状态空间方程。在介绍块控反步控制器的基础上,给出了积分反步姿态控制器的设计过程。将滤波器引入控制器设计中,解决了对虚拟控制律求导所产生的"计算膨胀"问题。对控制系统的Lyapunov稳定性分析表明,所设计的控制系统是稳定且指数收敛的。仿真结果表明所设计的控制器具有良好的跟踪能力和较强的鲁棒性。     

无人机俯仰角增益调参控制律设计

针对传统增益调参控制系统设计过程中离线工作量大的问题,研究设计了无人机俯仰角增益调参控制系统。首先对无人机模型进行线性化和简化处理,得到俯仰角系统模型;其次针对不同特征点处的子模型,利用根轨迹法设计得到阻尼器,利用Ziegler-Nichols以及Signal Constraint方法整定得到PID参数,得到增益调度表;然后利用sftool工具箱生成全局控制器;最后对得到的无人机俯仰角控制系统进行仿真。仿真结果表明,所设计的无人机俯仰角控制系统在全局范围内具有良好的动态响应性能。     

四旋翼无人机的滑模自抗扰姿态控制器设计

针对四旋翼无人机姿态控制过程中存在模型不确定和外界风干扰的问题,提出了一种内外环控制算法.内环设计了自抗扰控制器,利用扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈控制器实时估计和补偿系统的总扰动;外环设计了非奇异终端滑模控制器来提高系统的响应速度;并对内外环的控制算法进行了稳定性证明.由姿态角跟踪仿真结果表明,所设计的控制器具...     

无人机俯仰角增益调参控制律设计

针对传统增益调参控制系统设计过程中离线工作量大的问题,研究设计了无人机俯仰角增益调参控制系统。首先对无人机模型进行线性化和简化处理,得到俯仰角系统模型;其次针对不同特征点处的子模型,利用根轨迹法设计得到阻尼器,利用Ziegler-Nichols以及Signal Constraint方法整定得到PID参数,得到增益调度表;然后利用sftool工具箱生成全局控制器;最后对得到的无人机俯仰角控制系统进行仿真。仿真结果表明,所设计的无人机俯仰角控制系统在全局范围内具有良好的动态响应性能。     

舰载无人机着舰纵向控制律设计

针对舰载无人机着舰末端纵向通道存在姿态与轨迹耦合的问题,提出了一种采用升降舵通道控制姿态、发动机通道控制轨迹的解耦控制策略;应用动态逆与自适应相结合的控制方法,削弱了控制系统中未知扰动带来的影响,保证了控制系统的快速性。为减小着舰末端甲板运动对着舰误差的影响,设计了甲板运动补偿网络。仿真结果显示,该控制方案控制效果良好,控制器具备较强的抗扰能力,可以有效减小舰尾气流对无人机着舰的影响。     

十字翼布局无人机悬停阶段控制律设计

在建立十字翼布局无人机运动的数学模型的基础上,分析其飞行品质特性.根据该无人机对飞行品质和控制性能的要求,完成十字翼布局无人机在悬停阶段的PID控制律设计;在Matlab Simulink环境下设计了十字翼布局无人机非线性仿真程序,验证所设计的控制律的有效性.仿真结果表明PID控制律能有效的控制十字翼布局无人机悬停阶段的姿态角和高度.     

四旋翼无人机建模及其PID控制律设计

文中对四旋翼无人机进行建模与控制。在建模时采用机理建模和实验测试相结合的方法,尤其是对电机和螺旋桨进行了详细的建模。首先对所建的模型应用PID进行了姿态角的控制。在此基础上又对各个方向上的速度进行了PID控制。然后在四旋翼飞机重心进行偏移的情况下进行PID控制,仿真结果表明PID控制律能有效的控制四旋翼无人机在重心偏移情况下的姿态角和速度。最后为了方便控制加入了控制逻辑     

方向舵卡死无人机步出螺旋运动控制律的设计

为了解决方向舵卡死引起无人机步入螺旋运动模态,进而可能尾旋坠机的问题,提出了仅通过设计副翼通道的控制律使无人机步出螺旋运动的新方法。首先从方向舵卡死产生的力及力矩的分析出发,得出方向舵卡死且在航向稳定性大于横向稳定性时无人机会步入螺旋运动,仿真结果证明了该结论的正确性。然后把卡死的方向舵产生的影响当作常值扰动,通过设计副翼通道的控制律,实现了无人机改出螺旋运动按指定的滚转角以及偏航角飞行的预期目的。最后通过仿真实验,验证了所设计控制律的可行性。     

四旋翼无人机姿态控制传感器故障的区间估计

针对四旋翼无人机姿态控制系统传感器发生故障的问题,文中采用多胞体原理进行区间估计,利用泰勒展开对无人机非线性系统进行线性化处理,并通过视传感器故障为增广状态的方法将原始系统转换为等效的广义系统.H∞技术设计鲁棒增广状态观测器,通过求解线性矩阵不等式得到四旋翼无人机姿态控制系统传感器的故障估计.基于中心对称多胞体原理对估...     

四旋翼无人机SO(3)快速终端滑模姿态控制器设计

为实现四旋翼大姿态角快速跟踪控制,在SO(3)空间中设计了一种非奇异快速终端滑模控制器,所设计的控制具有较为简洁的结构,避免了欧拉角姿态表示奇异及局部线性化的问题。改进的趋近律可加速系统远离滑模态的趋近速度且能有效去除抖振;通过Lyapunov稳定性理论对所设计的控制器进行了严格的稳定性证明;最后进行了姿态控制仿真,结果表明姿态跟踪迅速、精度高且抖振小。     

飞翼无人机的一种鲁棒自适应控制律设计方法

针对飞翼无人机纵向全包线飞行时非线性特性明显和操纵效率变化显著的问题, 采用鲁棒伺服LQR(RSLQR)与L1自适应相结合的综合自适应控制方法(RSLQR-L1), 以C*(加速度、角速率)为被控变量, 设计了飞翼无人机纵向飞行控制系统。结合无人机实际飞行控制品质需求, 采用RSLQR方法, 设计无人机纵向主控制器;在RSLQR控制器的基本结构上扩展设计L1自适应输出反馈补偿控制器。在系统阐述RSLQR-L1综合自适应控制原理和设计方法的基础上, 通过数值仿真验证了控制结构的先进性和鲁棒性, 满足了飞翼无人机的控制要求。     

模型不确定及干扰下固定翼无人机姿态控制

首先给出理想情况下固定翼无人机的姿态动力学模型,然后在此基础上根据动态逆方法设计出无人机姿态控制器,但基于此控制器并不适合实际情况下的无人机模型,原因在于无人机实际模型与理想模型之间存在一定的偏移,即模型不确定,而且在实际情况中还存在一定的干扰,因此,在原有无人机姿态控制器的基础上结合模糊神经网络,来补偿无人机运行过程中存在的模型不确定及干扰。     

基于无人机的电子战电磁兼容设计

随着无人机用途的不断增加,系统电磁兼容性设计的问题日益突出.根据形成电磁干扰的基本要素出发,分析了无人机内外电磁环境,提出了无人机电子战电磁兼容设计的方法、措施和关键要点.该措施在工程中得到了大量使用,工程易实现,具有较强的实用性.