舰载飞机纵向自动着舰控制系统研究

对飞机纵向自动着舰控制系统进行了分析与研究。作者将升降速率（Ｈ－Ｄｏｔ）控制系统与进场推力补偿系统结合在一起，以便对飞行姿态和发动机的推力进行综合控制。文中讨论了该综合控制系统的控制规律、导引控制规律的设计方法以及舰体运动补偿网络及参数的选择方法。在考虑自由大气干扰、舰尾流和甲板运动的条件下，以国产某型号飞机为例，对其纵向自动着舰控制系统进行了分析、设计与仿真，并提供了部分仿真结果。     

无人机自动撞网着舰轨迹自适应跟踪控制

针对舰载小型固定翼无人机的自动撞网着舰技术进行研究,基于无人机气动数据建立六自由度非线性数学模型。构建无人机撞网着舰引导与控制系统结构,设计了撞网着舰三维基准下滑轨迹,采用滤波引导方法设计纵向和侧向引导律。在无人机模型参数未知的情况下,采用模型参考自适应控制分别设计了升降舵、油门、副翼和方向舵控制通道的自适应控制律。舰载无人机非线性模型的数值仿真结果表明,自适应飞行控制方法下的无人机具有较精确的着舰轨迹跟踪性能。     

面向小型舰船的固定翼无人机海上回收方法综述

随着现代海战向立体化、多层次的发展,舰/船载无人机着舰技术得到广泛的研究与应用.为研究舰/船载无人机着舰技术的发展现状及其亟需解决的关键技术难题,对目前该领域的文献进行了分析与总结.无人机着舰技术是指无人机借助舰/船及机载导引系统,以飞行控制系统为依托,按照着舰/船流程,通过舰/船及无人机拦阻装备实现满足精度要求的着舰技术.首先,概述了固定翼无人机在小型舰/船上回收技术发展历程,比较分析各种回收技术的优缺点.其次,重点阐述"飞行中制动回收"和"定点高精度回收"方式的关键技术;最后,总结了固定翼无人机小型舰船着陆技术的发展过程中亟需解决的关键技术难题,包括无人机导航系统、控制系统等技术.研究表明,舰/船载无人机着舰技术研究尚未形成成熟的解决方案,仍有许多技术难题亟需解决.本研究为中国固定翼无人机海上回收系统的方案设计提供参考.     

舰载机着舰纵向时变风险权值矩阵预测控制

为实现舰载机纵向自动着舰,提出时变风险权值矩阵的预测控制方法来构建舰载机纵向自动着舰引导律。首先,建立基于偏差形式的舰载机纵向着舰非线性模型,根据航母实时运动状态动态求解飞机着舰过程平衡点,并获得线性模型的动态系统矩阵;其次,提出纵向着舰高维风险建模理论,并通过BP神经网络训练样本数据建立风险模型,根据高维风险模型构建预测控制的时变权值矩阵,给出并证明求解最优控制量的若干定理,推导出相应线性矩阵不等式,并设计状态观测器来观测当前无法直接测量的着舰状态。最后,在半物理仿真平台上验证建立的着舰引导律,通过仿真曲线证明了算法的可行性和有效性。     

无人机撞网回收末制导系统的研究

介绍了无人机撞网回收导引系统的设计思想与实现措施，解决如何可靠安全撞网回收的问题。该系统采用某型无人机的气动参数和实际飞行数据，分析计算了无人机的数学模型，对无人机导引规律的横侧向和纵向分别进行了研究，给出导引结果。采用该系统的优点是不需要修改无人机的自身结构，不受场地的限制就可以平稳、安全、准确地撞网回收。     

三旋翼无人机在运动甲板上的着舰控制研究

在无人机着舰最后阶段,舰船的甲板运动严重威胁着无人机的着舰安全,其中,沉浮和横摇运动威胁最大。为了使无人机能够安全着舰,研究了在运动甲板上着舰的控制策略,该控制策略可以有效减少甲板沉浮和横摇运动对安全着舰的影响。它通过测量舰船的横摇和沉浮运动,并根据测量的历史数据预测未来2~3 s内着舰时的状态,再配置以稳定的下降控制,使无人机实现安全着舰。另外,为了控制触舰时飞机与甲板之间的相对垂直速度,采用了2种速率控制方法进行了仿真比较。经过仿真分析验证,该控制策略下,2种下降控制方法都能使着舰时的性能指标符合要求。     

针对舰艉流抑制的ACLS纵向控制律优化设计

舰艉气流扰动是造成舰载机着舰误差的一个主要因素,因而自动着舰系统需要具有较强的对抗扰流能力。本文借鉴美国F/A-18A飞机自动着舰控制器基本构型,对算例舰载机完成了纵向着舰控制系统优化设计。针对舰艉流随机性分量,利用遗传算法对控制回路参数进行离线寻优,寻优过程兼顾了系统时域性能指标和频域安全边界约束;针对舰艉流稳态分量,在固定参数寻优结果的基础上加入内回路补偿指令以实现控制系统对完整舰艉流的最优抑制;通过仿真验证优化后的控制系统。结果表明,所提出的优化方案可行有效,优化后的自动着舰系统具有更好的指令响应特性以及更强的鲁棒性,提高了舰载机着舰精度。     

攻击型无人机鲁棒导引律研究

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律.针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入系统运动状态轨迹接近角变量,使消除颤振的伪滑动模态边界层宽度随着系统状态到达滑动模态而逐渐减小为零,从而达到了既能消除颤振又能实现精确跟踪的设计目标.通过仿真验证了该导引规律具有攻击弹道平缓、抗目标机动扰动能力强、鲁棒性好、制导精度高的优点.     

级联式预设性能动态逆解耦直接升力着舰控制

为在下滑着舰过程中，克服“反区”操纵特性，减轻飞行员操纵负担，提升着舰精度和安全性，将直接升力方法引入着舰控制律设计，发挥其响应速度快、控制精度高、解耦性能好等优点。采用预设性能的非线性动态逆方法和控制分配算法相结合的控制架构设计了两层级联式综合直接升力着舰控制器，既可以实现纵向轨迹和姿态控制间的解耦，还可以实现横航向控制与纵向运动间的解耦。首先，建立了舰载机全量六自由度非线性模型作为研究对象；然后，通过设置虚拟中间控制量将动态逆与控制分配环节有机地衔接，通过预设误差向量约束方程的方法提升动态逆控制环节的综合控制性能，据此设计出级联式纵、航向综合解耦的直接升力控制器；最后，仿真验证所设计的直接升力控制器可以在保持迎角和速度稳定的情况下调整飞行轨迹高度，实现纵向轨迹控制和姿态控制的解耦；还可以在对中控制的时候，保持纵向高度稳定，实现横航向运动和纵向运动的解耦。研究表明，采用直接升力控制可以实现飞行员操纵到控制变量间的逐一对应，显著减轻操纵负担并提升下滑着舰控制精度。     

集中式光伏电站巡检无人机视觉定位与导航

为了使无人机在集中式光伏电站实现自主飞行,完成光伏组件红外及可见光图像采集任务,针对集中式光伏厂区光伏组串分布特点,提出光伏组串边缘检测方法,并通过视线导引法实现无人机路径跟随控制. 同一厂区的不同光伏组件之间存在颜色差异,针对其颜色特征提出自定义分割方法,结合形状特征可有效识别光伏组件;提取光伏组串轮廓和边缘信息可获取无人机理论飞行路径,通过视线导引法实现无人机对理论飞行路径的精准跟随以确保图像数据采集的有效性和完整性. 实验结果表明,提出的光伏组串识别算法具有较好的适应性和实时性,能够用于无人机理论飞行方向与无人机和光伏组串间偏移量的计算,利用导航控制算法能够实现理想的光伏组串循迹. 光伏组串识别算法和视线导引法能分别有效实现定位和导航,2个程序的结合能够满足无人机飞行控制要求.     

基于模糊控制的无人机滑跑起飞控制方法研究

针对三点式起落架无人机建立了地面滑跑的非线性数学模型,提出了总体的滑跑起飞控制方案,包括横侧向的滑跑纠偏控制律和纵向升降舵配合控制律。横侧向采用侧向偏差和侧向速度组合的控制结构,通过前轮和方向舵联动方式实现,并在经典的PID控制器的基础上进行改进,设计了模糊控制器;纵向根据飞机滑跑段的性能分析,给出纵向控制方案,通过升降舵配合实现。仿真结果表明,模糊控制器对非线性较大的系统有较好的控制能力,侧偏和速度组合的控制结构纠偏效果明显,起飞过程平稳,滑跑起飞控制方案有一定的可行性和合理性。     

基于深度强化学习技术的舰载无人机自主着舰控制研究

自主着舰是未来舰载无人机面临的重要难题与关键技术. 基于TD3算法结合舰载飞机六自由度运动以及航空母舰运动模型,构建了交互式深度强化学习仿真环境. 针对典型海况进行了舰载无人机自主着舰训练,仿真训练过程中综合考虑海况以及航空母舰纵荡、横荡和沉浮3个线扰动,滚转、俯仰和偏航3个角扰动等因素,建立对应简化运动模型; 基于某型飞机气动数据进行气动力建模,建立六自由度运动学/动力学模型; 基于TD3强化学习算法,结合前馈型深度神经网络技术,在高性能GPU工作站上建立舰载机着舰交互训练环境. 通过某型舰载无人机在无模型环境中“试错”训练,验证了AI技术在舰载无人机自主着舰控制中的可行性.     

无人机飞控系统稳定性探讨

伴随着军民领域航空工程的不断发展,各型号的无人机已被广泛应用到各类空中作业或任务保障中.飞行控制系统作为无人机的控制中心和和指挥中心,在实际作业中可以实时采集飞行信息和大气环境参数,并与地面控制中心形成闭环反馈,从而实现隔空控制和轨迹调整,是决定无人机自动稳定飞行的核心部件,决定着无人机飞行的稳定性和操纵性.为此,下面本文将具体阐述无人机飞控系统稳定性的概念、种类、稳定性分析方法和增强无人机飞控系统稳定性的关键方法,以期能够深化对无人机飞控系统稳定性的研究,保证无人机的飞行安全.     

船只开进自动导引的建模与实现

船只开进的自动导引可以提高船只开进和结合的速度,可以提高船只结合的准确性.该文研究船只的开进过程,建立模拟其开进控制的数学模型.通过编制相应计算机程序,能实现船只开进和结合过程的自动导引.     

电视制导无人机导引律研究

电视制导无人机是目前国际上一项热门研究课题，它不仅要求攻击精度高，而且要求命中目标时姿态最佳，以达到最大毁伤效果，同时电视导引头采用小型化结构，其框架角受到限制，容易发生碰框，影响对目标的精确跟踪。鉴于以上因素，提出一种修正比例导引律——在纵向采取考虑无人机命中角约束和俯仰框架角约束的修正比例导引律，在横侧向采取考虑方位框架角约束的修正比例导引律。仿真结果表明提出的导引规律能满足电视制导无人机的战技指标要求。     

无人机着舰流场的数值模拟研究

针对航母尾迹对舰载机着舰过程气动特性的影响,采用嵌套网格的方法,对无人机在不同风向下的着舰过程进行了数值模拟。首先,对不同网格划分,定常和非定常计算进行了比较,发现有无附面层对航母流场结果影响不大,下滑线上定常计算的结果和非定常时均的结果类似。然后,对0°和±15°风向下的航母流场进行了分析,表明航母尾迹随风向的变化而变化。接着,对单独无人机降落的过程进行了模拟,验证了所建立的嵌套网格的可靠性。最后,对耦合航母情况下无人机的着舰进行了仿真,结果表明降落过程中飞机一直处于低动压的状态,升力和俯仰力矩变化明显,不同风向下着舰气动特性的变化也存在差异。研究结果为以后舰载机安全着舰的评估和控制提供了参考。     

舰载飞机自适应模糊直接力着舰控制

考虑到舰载飞机精密着舰控制需求,针对舰载飞机着舰实际状态模型存在的强时变性、参数不确定性及复杂环境干扰,提出一种基于自适应模糊控制方法的舰载飞机着舰控制系统.调用襟翼通道控制权限,将所提方法应用于襟翼通道实现直接升力控制,并利用模糊系统逼近难以精确描述的舰载飞机六自由度非线性系统模型,实现着舰下滑道的精确跟踪,提高着舰...     

图像处理技术在AGV视觉导引控制中的应用

综合考虑自动引导车(AGV)视觉导引控制的技术要求和特点,确定了AGV视觉导引控制系统图像处理的流程,并根据该流程依次分析了图像预处理、图像分割和特征提取的特点和要求,确定了适合AGV视觉导引控制的图像处理算法,以V isua l C 为软件开发平台,实现AGV视觉导引控制的计算机图像处理系统,为图像处理技术在AGV视觉导引控制中的应用提供一个较为简单而可行的方法。     

蛙跳式充电的无人机自主巡线技术与系统(二):基于机器视觉的自动充电控制

近年来多旋翼无人机在中国电力系统中得到了快速的推广和运用,越来越多的电力公司尝试利用无人机进行输电线路巡检.然而无人机在搭载巡检设备后,其续航时间仅为20 min,续航能力十分有限,巡检时无人机中途降落充电的定位问题也一直存在.因此,该文提出一种基于机器视觉的自动充电控制技术,搭建基于蛙跳式的无人机自主充电系统.系统由无人机平台、自动充电平台和地面控制系统三部分构成,依托智能控制技术和飞控系统,运用机器视觉、图像识别等技术实现无人机的高精度定位和智能精准降落,并结合无人机预设的卡位与地面充电平台充电接口的有效对接,完成无人机动力电池的自动可靠充电,进而实现巡线无人机的自动起降和充电功能.试验结果表明,该蛙跳式自主充电系统有效提高了无人机的续航能力,解决了无人机充电过程中高精度定位等系列技术难题.     

无人机全电刹车系统级联快速终端滑模控制

无人机防滑刹车系统具有高阶非线性、强耦合以及参数时变性等特点,会对无人机的地面滑跑性能造成不利影响。提出了一种无人机全电防滑刹车系统快速终端滑模控制方法,实现对最佳滑移率的准确跟踪,并保证刹车系统的稳定性。建立了无人机全电刹车系统整体模型,在控制器设计过程中避免了对地面结合系数拟合公式的依赖。结合反演控制的思想,逐级设计了快速终端滑模控制器实现对滑移率以及刹车压力参考值的精确跟踪,并通过Lyapunov稳定性理论证明了控制器的稳定性。通过仿真测试验证了所提出控制策略的有效性。