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。     

无人地面武器机动平台驱动系统仿真研究

无人地面机动平台底层驱动技术是基础支撑技术。由于电池、电机及其驱动控制、平台本体三者之间匹配好坏直接影响无人地面武器平台战术技术性能，因此研究平台内外侧履带的动态功率、扭矩分布及效率等对于匹配是十分重要的。结合小型无人地面武器机动平台，利用计算机仿真技术，建立包括电池、电机、驱动器、控制器以及车体在内的无人地面机动平台驱动仿真模型，对平台的驱动系统进行全面的仿真研究，仿真结果证明模型的有效性。     

基于ESO的无人直升机轨迹鲁棒跟踪控制

围绕无人直升机实际飞行中的不确定性问题,将扩张状态观测器(extended state observer, ESO)与自适应反步法相结合设计控制器来实现无人直升机轨迹的鲁棒跟踪控制。首先,建立了无人直升机的数学模型,建模过程中考虑未建模动态、模型简化误差、外界大气扰动以及燃油消耗导致的惯性参数摄动等多种不确定性来源。同时,将主旋翼一阶挥舞动态耦合进无人直升机6-DOF刚体动力学方程,建立了简洁且又反映无人直升机旋翼挥舞这一重要特征的等效模型。然后,基于ESO和自适应反步法设计了位置控制器、姿态控制器以及力矩控制器,其中利用自适应策略对无人直升机质量及惯性矩阵等慢变摄动参数进行估计,利用ESO对未建模动态及外界阵风等高频扰动进行观测,并通过前馈补偿实现对系统不确定性的综合抑制。最后,通过数值仿真验证了方法的可行性和有效性。仿真结果表明,该方法比纯自适应反步法具有更高的不确性抑制效率和控制精度,能够实现无人直升机在多种不同类型扰动同时作用下轨迹的鲁棒跟踪控制。     

基于Agent理论的多无人地面平台协同控制仿真研究

为提升多无人地面平台协同控制能力,适应新形势下智能战争趋势,基于JADE和World Wind Java构建了多智能体地面平台协同控制仿真系统。运用多Agent理论建立无人地面平台仿真模型,基于JADE构建协同控制仿真平台,运用粒子群算法优化任务分配机制。仿真实验表明,构建的协同控制仿真平台具有良好的鲁棒性和灵活性,优化后的任务分配机制使得多无人地面平台群体执行任务效率明显提高,且可应用于其他海上、空中无人平台的仿真研究。     

小型无人直升机增稳系统设计

在分析小型直升机稳定性特点的基础上,综合直升机增稳系统的可实现性及控制性能,提出了一种小型无人直升机的增稳系统及计算方案:利用姿态及角速率反馈到相应的输入,实现直升机的姿态稳定.采用改进的现代控制理论LQR(线性二次型调节器)方法,根据直升机状态变量对系统性能的影响设计代价函数,由于LQ问题很难求解,所以利用遗传算法求解,得到性能较好的增稳系统.     

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。     

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。     

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.     

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。     

直升机飞行性能仿真与评估方法研究

着重研究通过仿真的方法进行直升机飞行性能评估，以实现直升机基于状态的维修。首先基于涡轮轴发动机数学模型进行了飞行性能仿真；然后对性能仿真结果进行评估，并进一步对直升机将来的性能作出预测；最后介绍了基于前述方法开发的软件系统及其运行实例。