基于安全性的电动垂直起降飞行器飞控系统架构设计

飞行控制系统作为电动垂直起降（electric vertical take-off and landing,eVTOL）飞行器的关键机载系统,需要具备和民机同样的安全性。为了设计满足eVTOL飞行器需求的飞控系统架构,根据适航规章梳理了安全性要求,并基于安全性要求介绍了eVTOL飞行器飞控系统飞控计算机、传感器和作动器余度设计技术,设计了一种基于安全性考虑的eVTOL飞行器飞控系统架构;分析了eVTOL飞行器旋翼构型下的典型功能危险,并采用故障树进行了安全性分析。结果表明,设计的飞控系统架构的典型功能危险能够满足失效概率的要求。     

飞行控制器的冗余设计

控制器是航天飞行器的控制中枢,必须确保其高可靠性设计。冗余设计是提高飞行控制系统安全性与任务可靠性的一种重要手段。比较了双机和三机热冗余的优缺点,给出了控制器的冗余设计结构、设计思想、实现方法、可靠性分析等。系统测试结果表明:整机性能稳定、可靠,达到了系统的可靠度设计要求。     

基于滑模控制器的四旋翼飞行器控制

文章针对四旋翼飞行器的飞行控制设计了滑模控制器。针对飞行器的高度控制,设计了一种基于滑模控制方法的控制器,并根据李雅普诺夫稳定性理论证明了飞行器系统的所有信号最终是一致有界的;针对飞行器的姿态控制设计了滑模控制器,并对其进行了稳定性证明,且针对该控制器产生较大抖振的问题提出了采用双幂次趋近率的改进方法。仿真结果证明了设计的控制器能较好地控制四旋翼飞行器。     

旋转飞行器的一种解耦模糊控制方法

研究旋转飞行器的解耦控制问题.考虑飞行过程中耦合对象系统的时变性,采用串联解耦网络对开环系统进行近似解耦,并采用模糊PID控制对闭环系统进行设计,实现了纵向和侧向通道之间的稳态解耦.仿真算例表明,该方法有效消除了旋转飞行器纵、侧向通道之间的耦合效应,在飞行状态时变的情况下能够获得良好的动态性能.     

临近空间高超声速飞行器轨迹跟踪控制研究

临近空间高超声速飞行器在大空域飞行过程中,呈现复杂的不稳定运动模态,对控制器设计提出了较高的要求。以一种通用临近空间高超声速飞行器纵向运动模型为研究对象,在分析运动模态随飞行空域变化的基础上,提出了一种基于轨迹线性化与反演控制相的轨迹跟踪控制方法。该方法以参考轨迹为基准,采用Jacobian线性化方法动态建立系统平衡状态,采用反演控制方法对跟踪误差进行修正,以实现对参考轨迹的精确跟踪,并通过 Lya-punov方法分析了系统的稳定性。仿真结果表明,论文所设计的控制器在高超声速飞行器大范围飞行过程中具有良好的跟踪性能。     

基于Unity3D的多旋翼飞行器模拟训练系统设计

为帮助不同层次多旋翼飞行器爱好者更好地掌握飞行器飞行控制技巧,利用Unity3D设计开发一套多旋翼飞行器飞行训练仿真系统,系统包含技能训练、挑战训练和考级训练3种训练模块。首先构建不同训练模式下的虚拟运动场景,然后通过重力与惯性模拟、碰撞和边界检测以及飞行视角切换等手段,完成飞行器虚拟物理系统的设计,最后在建立微型四旋翼、四旋翼、八旋翼3类多旋翼飞行器3D模型基础上,设置键盘和遥控器2种外部输入设备,模拟飞行器升降、俯仰、偏航飞行运行姿态及姿态变化等功能,实现仿真运动控制功能。测试结果表明该系统能很好地满足多旋翼飞行器飞行训练要求。     

福建省航空飞行器驾驶仿真设备学科发展研究报告

航空飞行器驾驶仿真设备是在地面模仿飞机空中飞行状态、环境和条件的设备,可不受气象条件和场地的限制,训练起飞、着陆、空中飞行、复杂气象飞行、夜航和领航等飞行项目,可用于飞机设计和机载设备试验,以评价飞行性能、操纵系统、仪表显示、飞行控制和推进装置的性能,获得最佳的系统参数。该报告阐述了飞行仿真设备发展现状、组成、数学模型的构建及仿真系统的关键技术等,提出发展福建省航空飞行器驾驶仿真设备的对策建议,为促进该学科及其相关产业的发展提供理论参考。     

多旋翼飞行器建模与控制器设计

随着各项技术的日趋成熟,多旋翼飞行器的控制器设计也愈发受到重视.为了使四旋翼飞行器在复杂环境下可以进行稳定的飞行,设计了四旋翼无人机飞行器的控制器,根据实际情况对数学模型进行简化,建立了一个四旋翼飞行器运动的数学模型;在Simulink中搭建比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制模型,实现串级PID控制,通过调整PID参数,初步实现了使其稳定飞行的目标.通过在Simulink上搭建系统模型并最终得出仿真结果,证明飞行器的姿态和位置都得到了稳定的控制.     

基于SDRE方法高超声速飞行器控制系统设计

高超声速飞行器拥有复杂且易变的气动特性,为确保高超声速飞行器在复杂的飞行条件下,拥有稳定的飞行特性、良好的控制性能。针对高超声速飞行器非线性模型,采用状态相关的Riccati方程(State-Dependent Riccati Equation,SDRE)方法设计高超声速飞行器控制系统,利用改进的Newton法对控制器进行求解,同时在高超声速条件下进行仿真,验证了SDRE方法在高超声速飞行器控制系统中的可实现性及优越性。     

简易室内定高四旋翼飞行器设计

本文设计一款可在低空区间(对地高度0.3~5 m)保持指定高度飞行的简易四旋翼飞行器。控制器采用STM32F103RCT6单片机,通过惯性测量单元集成的数字传感器MPU6050和超声波测距模块分别测量得到飞行器的姿态角信息和飞行器对地高度,从而实现近地定高飞行目的。该四旋翼飞行器体积小、飞行灵活、有一定的运载能力,且成本低廉易于实现,该设计为室内等狭小空间的探测提供了理想平台。     

搅拌机的分散鲁棒控制

基于鲁棒频域响应近似设计方法与序列控制器设计方法，提出了一种线性多变量系统分散鲁棒控制器的设计过程，在序列控制器设计的每一步，单个鲁棒控制器用鲁棒频域响应近似法获得，并使用频域响应近似法进行控制器降价，整个过程应用于非最小相应搅拌机系统的分散鲁棒控制器设计。     

工业锅炉汽包水位系统智能调节研究

针对工业锅炉中具有较复杂动态特性的汽包水位系统,提出了用广义预测控制算法对锅炉汽包水位控制的一种有效方法。该方法是预测控制技术的一个非常重要的分支,将这种算法用于锅炉汽包水位控制的仿真研究表明,该控制方案表现出良好的控制品质并能适应被控对象参数的变化,具有较强的鲁棒性和自适应能力。它明显优于传统的 PID 控制。     

Movemaster-EX机器人零力跟踪控制

用六维腕力传感器(HUST-FS6)检测力信号,并通过将力信号转变成机械手的位置调整量的方法,在五关节机器手Movemaster-EX上实现了顺应性跟踪控制(零力跟踪).实验结果表明,所采用的控制算法简单实用,控制效果良好,且无需测量机械手的开环刚度.对控制参数稍加改变,便可以完成插轴入孔的装配作业.本控制系统用一台386微型机作为控制主机,并采用C语言编制控制程序.     

一种Buck-Boost直-交变换器的新控制策略的研究

高电能质量的直-交变换器在生产和研究领域越来越受到人们的重视.Buck-Boost直-交变换器具有较低的谐波分量,可以消除传统控制理论中的动态调整过程.变换器由两个完全相同的Buck-Boost直-直变换器反串联组成.两个变换器给定电压的幅值相同、相角相差180o,迭加后在输出端得到正弦电压.采用能量控制的方法,使每次从输入端传递到输出端的能量等于给定所要求的正弦波能量与负载所需能量的代数和.仿真结果证明了基于能量传递控制的Buck-Boost直-交变换器控制策略的正确性.     

甲醇装置烃类转化反应器的计算机控制

本文提出了甲醇装置烃类转化反应器的动态数学模型,并对此多变量系统进行关联分析和解耦控制系统的设计;还提出了基于数学模型的CH_4值在线估计技术,最终实现了以反应气体中CH_4值为主控变量的串级解耦控制方案。     

一类非线性系统综合自适应模糊控制

针对一类非线性系统把模糊控制、模糊逻辑逼近及模糊滑模控制相结合，提出一种综合自适应模糊控制方法．基于李亚普诺夫函数系统参数的自适应律，不需要最小逼近说差平方可积条件，而且利用模糊滑模控制补偿模糊系统的逼近最差及外部干扰对输出跟踪误差的影响，理论证明了闭环系统稳定，跟踪误差收敛到零或零的一个小邻城内．仿真表明了算法的有效性。     

一类大系统的分散智能控制

该文针对一类具有未知函数增益的非线性大系统,基于滑模控制和Lyapunov稳定性理论,运用多层神经网络非线性映射逼近能力,提出一种分散的具有连续特性的自适应神经控制器的设计策略。通过分析,从理论上证明了闭环大系统是全局稳定的,跟踪误差有界且均方可积。仿真结果表明控制方案是有效的。     

一类非线性系统的鲁棒自适应模糊控制

对一类非线性系统，根据模糊自适应控制的设计思想，考虑逼近误差及外扰的影响，提出一种在控制器中增加一个鲁棒自适应控制项的设计方法，并利用Lyapunov理论证明了由此控制的闭环系统的跟踪误差可收敛到零的一个邻域内。采用该方法，无需事先知道逼近误差和外扰的界，从而提高了实际应用价值。     

自校正PID控制器及其在制胶反应釜温度控制中的应用

研究了一种自校正ＰＩＤ控制器，该算法不仅在于对象变化时有较好的适应性，而且能较好地克服负荷扰动．经制胶反应釜温度控制应用表明，该算法效果良好．     

基于四元数的带飞轮航天器的自适应姿态控制

由于各种环境因素的影响，航天器在运行过程中其动力学参数的准确值难以确定．姿态控制系统必须具有自适应性以适应参数的变化．文中针对飞轮控制航天器提出了一种基于四元数的自适应控制方法．与欧拉角比较，姿态运动的四元数表达的主要优点是数值计算过程中不存在奇异位置．这种控制方法在不需提供航天器参数的情况下可保证航天器跟踪期望的姿态变化以实现姿态机动．应用Lyapunov直接方法证明系统的渐近稳定性，并通过航天器姿态机动跟踪的数值仿真证实了这种控制方法的有效性．