无人机自适应编队飞行控制设计与仿真

编队飞行对于完善无人机的功能和生存能力具有重要意义.以两架紧密编队飞行的无人机为研究对象,考虑到外部干扰和噪声的影响,建立了编队飞行动力学模型;根据编队飞行控制系统的特点,使用直接自适应控制技术对无人机进行编队飞行控制,使得飞机具有良好的模型跟踪能力;同时采用PID控制器使得系统快速跟踪指令;最后分析了所设计系统的稳定性.仿真结果表明设计的编队飞行控制系统具有较强的鲁棒性和自适应跟踪性能.     

用于多无人机编队飞行的PIDA+逆飞行控制器

设计了一种结合PIDA控制及逆控制的多无人机编队飞行控制器.分析了多无人机编队飞行中飞行耦合气流的估计范围,针对个体无人机的轨迹控制模型讨论了其飞行控制器需求,结合逆控制的解耦性能和PIDA控制器低模型依赖、简单结构、快速性等优点,设计了一种PIDA+逆的飞行控制器,最后,以控制器输出约束、飞行气动力参数变化以及气动耦合扰动为指标对PID控制和PIDA+逆控制的控制效果进行了对比仿真,仿真结果表明,PIDA十逆控制能够有效的抑制模型参数不确定性带来的影响,并且在控制器输出约束条件下仍能保持较好的动态性、准确性和鲁棒性.     

双机编队飞行自适应神经网络控制设计与仿真

飞机编队飞行控制的关键技术就是保持编队队形并且跟踪指定的飞行路径.考虑到编队飞机之间的相互影响,根据相对位置和全局坐标系统(编队中心)采用混合控制结构对编队飞机进行控制,使用神经网络自适应控制技术使得两机具有良好的模型跟踪能力,以便于僚机实现良好的跟踪,保持编队之间的相对距离;同时设计三通道神经网络混合PID控制器使得飞行控制系统快速跟踪指令,保持编队队形.以两架无人机为研究对象进行仿真,结果表明设计的编队飞行控制系统具有较强的稳定性和自适应跟踪性能.     

无人机三维编队保持的自适应抗扰控制器设计

针对无人机编队飞行过程中领航无人机在三维空间机动飞行时的编队队形保持问题,构建了无人机三维编队保持控制系统。根据无人机编队飞行三维空间几何学关系,利用无人机自动驾驶仪模型和编队运动学模型建立了旋转坐标系下三维编队飞行的数学模型。在考虑闭环系统存在时变外界干扰的情况下,设计了无人机编队保持的自适应控制器,并基于李亚普诺夫理论,对设计的自适应控制律的稳定性进行了证明。最后通过仿真验证,该控制器能够有效抑制干扰带来的影响,使僚机能够迅速跟随长机机动,并保持编队队形的稳定。     

基于超扭曲算法的无人机动态逆编队控制器设计

针对扰动条件下的无人机编队飞行控制系统,研究了一种将非线性动态逆（nonlinear dynamic inversion, NDI）理论与超扭曲算法相结合的非线性编队控制方法。以其中一架僚机的编队控制器设计为例,在无人机质心动力学和运动学模型的基础上,建立了基于偏差的编队控制系统,从而将编队控制问题转化为僚机的路径跟踪问题;在二阶滑模控制中超扭曲算法的基础上,设计了僚机的NDI控编队控制器,以消除滑模算法中存在的抖振现象,并实现对位置指令的跟踪及干扰的抑制。最后以3架编队无人机构成的编队飞行控制系统为例,对此方法进行了数学仿真,仿真结果表明基于该方法的编队控制系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

无人机三维空间近距编队控制模型研究

研究了无人机在"长机-僚机"编队模式下在三维空间编队飞行的问题,建立了旋转参考坐标系,建立了一个有七个状态、三个输入、三个扰动变量的在三维空间双机编队飞行的动力学模型,并设计了两个编队控制律。最后通过数值模拟验证了控制律的性能。     

编队飞行挠性航天器的输出反馈姿态协同控制

研究了在姿态调节和时变参考姿态跟踪情况下,且挠性模态变量和角速度不可测量时的编队飞行挠性航天器的姿态协同控制问题。针对姿态调节问题,在挠性模态不可测量的情况下,将文献中已有的用于刚体航天器编队飞行的比例〖CD*2〗微分协同控制器,推广到了挠性航天器编队的情形。然后,针对姿态跟踪问题,通过构造关于挠性模态的期望动态系统,并利用无源滤波器,提出了一种仅利用姿态测量信息的无速度反馈协同控制器。仿真结果表明了所提出控制方案的有效性。     

用于阵形控制的无人机编队飞行仿真平台设计与实现

设计了一种模块化结构的无人机编队飞行仿真实验平台.根据阵形控制的模拟需求,将仿真平台进行功能化模块构建,并通过内集方式予以集成.仿真平台结合时序驱动机制、虚拟现实技术、记录与回放技术以及数据分析与重栽软件,使得仿真数据具有时序性、可视性、可记录及重绘性,,操作人员具有高度的参与性,各模拟模块可以根据不同的研究成果进行更改、升级和替代.经过多次仿真实验,该仿真平台运行稳定可靠、占用系统资源小,为无人机编队飞行的研究提供了预验证性的工具,为今后的仿真系统设计提供了一个参考.     

基于虚拟长机的无人机侦察编队控制方法

针对使用多无人机编队对周边区域实施协同侦察任务的协同控制问题,提出了以虚拟长机为编队航迹引导的分布式编队控制方法。该方法基于编队通信拓扑的分布性,以“相邻”无人机为参考估计长机状态,然后设计无人机编队的分布式线性化反馈控制器。仿真实验表明,在无人机编队沿阿基米德螺旋线实施侦察的过程中,该控制器能够使多无人机形成期望队形,并维持其稳定,同时减小编队队形误差,实现对侦察航迹的高精度跟踪。     

基于一致性算法的卫星编队姿轨耦合的协同控制

针对卫星编队一主多从结构的相对轨迹、姿态的协同控制问题,提出了一种基于Lyapunov方法的编队飞行协同控制策略。该控制策略将分布式控制思想引入卫星编队飞行的相对轨迹、姿态的动力学系统中,使各从星保持编队构型的同时沿期望轨迹相对主星绕飞。从理论上证明了系统的渐近稳定以及对外部干扰的抑制,并基于一致性算法理论定量地分析了通信拓扑结构为有向图情况下控制器参数的选择范围。此外,利用星星间的相对位置信息确定各从星的期望姿态和角速度,以确保对卫星编队进行姿态协同控制,达到跟踪同步的目的。最后将提出的算法应用于卫星三角形编队飞行的协同控制,仿真结果表明该方法的可行性与有效性,具有潜在的应用前景。     

某型电动转台全数字控制系统的实现

介绍了一种新型电动仿真，测试转台的设计方案和技术特点。针对该三轴仿真，测试转台的具体特点，详细阐述了该转台所采用的全数字控制方案，说明了该方案的可行性和有效性。     

飞控系统主动容错控制技术综述

从控制工程的角度对目前飞行控制系统和空中交通的主动容错控制方法进行了归纳和总结。首先分析了飞行控制系统主要的故障类型,包括舵面故障、传感器故障和过程故障。然后根据线性和非线性飞机模型,分别介绍了相关的容错控制技术,主要分为基于模型和基于知识两大类。对于空中交通系统的容错控制技术也做了深入的阐述。最后,对飞行控制系统主动容错控制技术领域目前存在的一些问题以及未来的发展方向进行了探讨。     

一种研究型民机飞行模拟器设计与实现

飞行模拟器是一个复杂的人-机实时仿真系统,已被广泛用于飞行训练和飞机研制.首先论述了民机飞行模拟器的发展特点,然后介绍了本实验室研制和开发的研究型民机飞行模拟器.采用可扩展结构框架、模块化设计方法.重点研究了飞行管理计算机系统的飞行计划控制、导航计算和信息显示功能,完善了自动飞行控制系统、发动机系统的建模,设计并实现了综合电子显示系统的显示方案.最后,进行了总结.     

综合飞行/火力控制系统动态仿真综合技术研究

重点介绍了现代攻击机实现综合飞行/火力控制系统过程中,飞行控制系统和综合航电火控系统动态仿真综合的目的、仿真综合原理、仿真综合构成和关键技术,最后阐述了动态仿真综合的意义。     

三轴电动飞行转台控制系统工程设计与实现

介绍了三轴电动飞行转台控制系统的总体设计，从控制系统的伺服原理方案出发，详细的介绍了三轴电动飞行转台控制系统的硬件和软件的工程实现。系统采用集散式（DCS）总体控制，以上、下位机形成两级控制结构，实现系统的分散直接控制和集，综合监控管理功能。采用了脉冲调宽功放装置(PWM)，直流力矩马达直接驱动转台框架的数字伺服调速体制。     

结冰对飞机飞行动力学特性影响的仿真研究

采用一种计算飞机结冰后气动系数和气动导数的工程方法,引入几个结冰参数,建立结冰后飞机飞行动力学模型。根据这些参数计算了飞机结冰后阻力系数以及典型气动导数的变化,并计算了结冰前后飞机的飞行包线;同时对结冰前后飞机的纵向、横侧动稳定性以及升降舵、副翼和方向舵阶跃操纵响应进行仿真计算。这种方法除了简单、物理概念明显、耗费少之外,采取将外界结冰条件与飞机本体分开处理的思路,具有广泛的适应性。结冰参数值随时间变化,可为实时监控结冰影响提供数据。     

基于故障检测的自适应重构控制及其应用

为了降低加入自适应控制后被控系统的复杂程度,同时使被控系统在发生故障时仍具有良好的性能,提出了故障检测加自适应重构控制的方法,在系统无故障的情况下不加入自适应重构控制,使系统相对简单,同时对系统进行故障检测;当检测到系统发生故障时,加入自适应重构控制,使系统具有良好的性能。采用的故障检测方法和切换开关既简单又有效。通过对一个飞控系统的仿真研究,表明了该方法的有效性。     

Adaptive augmentation of gain-scheduled controller for aerospace vehicles

This paper proposes an adaptive augmentation control design approach of the gain-scheduled controller.This extension is motivated by the need for augmentation of the baseline gainscheduled controller.The proposed approach can be utilized to design flight control systems for advanced aerospace vehicles with a large parameter variation.The flight dynamics within the flight envelope is described by a switched nonlinear system,which is essentially a switched polytopic system with uncertainties.The flight control system consists of a baseline gain-scheduled controller and a model reference adaptive augmentation controller,while the latter can recover the nominal performance of the gainscheduled controlled system under large uncertainties.By the multiple Lyapunov functions method,it is proved that the switched nonlinear system is uniformly ultimately bounded.To validate the effectiveness of the proposed approach,this approach is applied to a generic hypersonic vehicle,and the simulation results show that the system output tracks the command signal well even when large uncertainties exist.     

综合飞行/火力/推进控制系统建模

针对空—地轰炸模态,研究了综合飞行／火力／推进控制系统的建模;根据综合系统机理进行系统分解,建立各个子系统扩展模型;按照综合系统组合结构和子系统之间耦合作用建立耦合作用模型;由耦合作用模型组合子系统扩展模型建立综合系统模型;按照火控、飞控和推进控制系统功能之间的耦合作用,建立多重递阶的综合控制系统结构,该结构描述了子系统控制之间指令与跟踪的耦合作用。在建立的综合系统模型上进行了攻击机采用机翼非水平甩投方式的轰炸过程数学仿真。仿真表明,该模型表达了综合系统中子系统功能之间的耦合作用,可用于综合控制系统设计、验证与评价。     

具有伪控制补偿的自适应动态逆控制系统设计与仿真

论述了基于伪控制补偿解决自适应控制中作动器饱和问题的方法。基本控制律采用非线性动态逆方法设计，神经网络用于对逆误差进行重构。伪控制补偿消除作动器和自适应单元之间的交互影响。通过在超机动飞行控制的应用仿真表明，该控制方案弥补了动态逆要求精确数学模型的缺点，消除了作动器饱和对自适应单元的影响，提高了整个控制系统的鲁棒性。