小型无人直升机偏航动力学建模与辨识

在考虑到偏航速率反馈系统存在的情况下,根据小型直升机的动力学原理,推导了无人直升机偏航动力学数学模型。基于所采集的飞行实验数据,采用预报误差法(PEM)辨识得到了完整的悬停状态下小型无人直升机的偏航动力学状态空间模型。并通过对实验数据的分析,建立了保真度更高的模型。对模型的校验和评估结果表明,所得到的模型能充分反映小型直升机的偏航动力学特性,结构相对简单,能作为控制器设计的参考模型。     

小型无人直升机发动机控制设计

小型无人直升机的发动机控制是无人直升机飞行控制系统的重要内容之一,以某小型无人直升机为基础,对旋翼负载和发动机功率特性进行建模,研究发动机控制设计,进行发动机控制数字仿真和地面半物理仿真,最终通过地面发动机开车试验对发动机控制进行完善.     

基于PC机的无人直升机着舰仿真系统

介绍了一个无人直升机着舰仿真系统,该系统在PC/Windows平台上利用Visual C和XNA框架开发.介绍了研制舰载无人直升机仿真系统的具体思路,并给出了基于XNA平台的设计方案,针对仿真中存在的舰船和海浪不统一的问题提供了解决方法,将舰船运动极短期预报引入着舰仿真系统,为着舰操纵手进行着舰训练提供更符合现实的环境.提出在开发的仿真系统平台基础上构建计算机视觉自主着舰导引系统的思路,并进行了实现.基于此仿真系统开展了计算机视觉自主着舰、着舰过程的实时监控等应用.     

无人直升机发动机PID自适应控制系统

以某型无人直升机发动机为被控对象,设计了数字式发动机控制系统。介绍了该控制系统的结构、功能和软硬件实现,利用台架试车试验验证了发动机控制系统的可行性,采用PID自适应控制策略解决了试车试验中所发现的问题。利用PC104嵌入式计算机系统构建了发动机控制系统的半物理仿真平台,完成了半物理仿真试验。仿真结果表明发动机PID自适应控制器能够实现不同工况下的参数自动整定,满足无人直升机飞行控制要求。     

微小型无人水面航行器的全局避障航迹规划

在常见改进遗传算法的基础上,结合微小型无人水面航行器(MUSV)的航行特点,进行变长度实数编码;根据航行的边界约束、避障约束、机动约束、总航路点个数约束以及进行目标点可航性判断来生成初始群体;为了使交叉、变异后的航迹能够避开障碍且能满足航行机动约束,采用相似航路点交叉和优先小范围变异。仿真结果表明,结合MUSV航行特点的改进方法,能够产生适应度较高的初始群体,能够在遗传操作中舍弃不可行个体,从而达到加快收敛速度的效果。     

一种带有监督控制的无人直升机姿态模糊控制器

针对无人直升机的姿态控制,提出了一种带有监督控制的模糊控制器并利用Lyapunov理论证明了其系统的稳定性,仿真结果表明了控制器的可行性以及监督控制器改进了系统对阵风扰动鲁棒性.     

基于Elman网络的无人直升机航向的预测建模

为了实现无人直升机的自主飞行,需要首先建立起准确的动力学模型,文中设置了无人直升机的飞行试验平台,采集了大量试验数据。通过对数据的分析,抽取其中有效的数据对,提出了应用Elman网络来建立无人直升机的航向预测模型的方法,并同其它的分析方法进行了对比。最后运用实验仿真验证了方法的可行性和优越性。     

基于信息熵的纵列式无人直升机故障树诊断

研究纵列式无人直升机故障诊断问题.首先根据其操纵控制系统的结构特征,建立操纵控制故障树及故障传播矩阵.其次运用信息熵决策推理方法,分析样本测量与信息不足引起的不确定决策,进行故障树不确定性推理,并确定故障节点重要度及隶属关系.最后根据二元假设检验,进行故障判定.并针对直升机尾传动轴不对中故障,引起振动与作动器效能降低,进行仿真与实验,验证该故障诊断方法的可行性与有效性.     

多无人直升机吊运系统运动学与稳定性的仿真

分析了多无人直升机协调吊运系统的结构模型,将其等效为多刚体柔索系统.随后分析了系统的运动学模型,建立了协调吊运系统中各架直升机的位置显式表达式,并利用刚体运动学原理简洁地推导出雅可比矩阵;接下来根据直升机的空间位置分析了系统负载分配方法.然后利用基于斜率的方法分析了系统的稳定性.最后利用软件UG/ADAMS/MATLAB建立了仿真实验平台,仿真实验表明利用所建运动模型可以实时求得直升机的运动,且运动状态平滑.     

无人直升机自主着舰轨迹跟踪控制

着舰飞行过程中的轨迹跟踪控制能力是影响舰载无人直升机性能的关键因素,针对无人直升机模型不确定性和在飞行时受阵风干扰的问题,基于扩张状态观测器(extend stated observer, ESO)和动态面策略提出一种应用于无人直升机自主着舰的轨迹跟踪控制方法。首先,建立无人直升机数学模型。其次,设计复合扰动ESO,用来观测未建模动态和外界阵风扰动的影响,并采用前馈补偿的方式来抑制系统不确定性,实现系统对扰动的鲁棒性。然后,采用内外环形式的分层结构设计轨迹跟踪控制器,采取动态面策略避免反步法“微分爆炸”和控制参数调整不敏感的问题,并采用Lyapunov方法证明了整个系统是一致渐进稳定的。最后,采用课题组在研直升机进行了仿真实验,仿真结果表明该控制器具有较好的轨迹跟踪性能。     

三自由度直升机模型的无静差跟踪控制

三自由度实验室直升机模型是典型的高阶多输入输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性,其俯仰、倾斜和旋转三轴运动方程,能够部分模拟实际直升机的飞行特性,是控制理论教学和研究的有力工具。采用基于内模原理的无静差跟踪控制方法设计能够同时实现扰动抑制和鲁棒跟踪的无静差跟踪控制器,应用LQR方法设计系统状态反馈增益,将设计的线性解耦控制器应用到原非线性耦合模型上,计算机仿真和实时实验结果表明能够很好的实现轨迹跟踪控制。     

无人直升机欠驱动飞行控制系统设计与仿真

针对无人直升机欠驱动特性,采用多回路反馈方法设计飞行控制系统。为实现内回路的姿态解耦,探讨了对角矩阵法、模型逆及不完全状态反馈三种控制律的设计,并运用极点配置对不完全状态反馈方法进行了补充,提高了控制系统的动态响应特性。飞行轨迹的跟踪则通过外回路来实现。在MATLAB环境下建立了仿真模型,并验证了飞行控制系统设计的有效性。     

武装直升机火控系统仿真转台的控制系统设计研究

针对武装直升机火控系统的特点,设计研制了一种可用于对其仿真实验的三轴电动仿真转台。在介绍该转台主要性能指标的基础上,提出了武装直升机火控系统仿真测试转台的控制系统总体设计方案,对控制系统的软件设计进行了详尽描述,上位机采用了先进的VxD技术,上位机与下位机的通讯采用了双缓冲机制。含实物仿真实验表明,该仿真转台的整个控制系统具有很高的控制精度,功能完善,可维护性好,已完成了多种型号武装直升机火控系统的重大试验任务。     

无人机控制台GPS信息叠加显示系统设计

基于对MB90092芯片的功能、硬件结构、工作时序以及主要显示指令的研究,提出了无人机地面控制台GPS信息实时叠加系统的硬件及软件设计.由单片机AT89S52通过串口接收GPS机传来的信息并通过MB90092芯片实时显示;在软件中实现了对数据的判断、存储、解析及叠加显示.对该系统进行了试飞试验,试验表明:系统实时性能较好,信息显示准确.     

无人旋翼飞机鲁棒姿态控制律设计

介绍了小型无人旋翼飞机飞行控制系统的鲁棒姿态控制内回路控制律设计.以直升机为裁机平台,利用的试验数据通过PEM方法可以辨识出飞机模型.基于H∞理论设计了内回路鲁棒姿态控制律.仿真结果表明,在存在传感器噪声和模型误差的情况下,所设计的控制律满足了设计要求,针对建模不确定性具有一定的鲁棒性.