基于再励学习的歼击机安全着陆横侧向协调控制

基于大系统递阶控制思想,提出了一种运用再励学习算法设计歼击机自动着陆横侧向协调控制系统的方法.将再励学习算法引入歼击机着陆阶段的横侧向子系统的协调控制中,对滚转通道和航向通道的控制器参数进行在线寻优,提高了在线补偿神经网络消除非线性系统逆误差的能力,有效地改善了歼击机着陆阶段横侧向控制子系统的鲁棒性能.通过将这种方法应用于某型歼击机自动着陆控制的实时仿真研究,仿真结果表明了本文方法的有效性和可行性.     

无侧滑角传感器的飞翼无人机抗侧风控制方法

飞翼布局无人机(UAV)由于缺少垂直尾翼的安定作用,航向通道不稳定或具有弱稳定性,侧风条件下容易引起侧滑,影响航迹跟踪精度。针对一种没有安装侧滑角传感器的小型飞翼无人机,根据惯性器件测量数据和无人机气动参数,使用扩展Kalman滤波方法估计无人机的侧滑角大小并控制消除侧滑。在抑制侧滑的条件下,推导建立了无人机航迹跟踪侧向运动的非线性模型,利用反馈线性化方法,将运动模型转化为带有扰动的线性模型,进而引入虚拟控制变量,使用保性能H∞鲁棒控制器设计方法,优化得到航迹跟踪反馈控制参数。仿真结果表明:该方法能够估计并有效抑制侧风条件下飞翼无人机侧滑等干扰,实现航迹的精确跟踪。     

非对称结冰情形下飞机横航向系统稳定性分析方法研究

以单侧机翼除冰系统故障诱发机翼非对称结冰为背景，评价机翼非对称结冰对飞机横航向系统稳定性影响。首先构建非对称结冰情形的飞行横航向运动学模型，考虑添加舵机模型和飞机横航向增稳控制律；其次运用蒙特卡洛算法，以偏航角速度r、滚转角速度p以及侧滑角β划分系统状态计算点集，通过复杂动力学仿真获得稳定状态点集，运用连续推进算法，计算稳定状态点附近的稳定域边界，从而构建多参数耦合的横航向系统稳定域；最后对比分析了无冰和机翼非对称重度结冰两种情形下的稳定域。研究结果表明：机翼非对称结冰情形会导致飞机横航向系统稳定域偏离并萎缩，机翼非对称重度结冰情形下的稳定域萎缩78.65%，因此当机翼出现非对称结冰导致飞机偏离预定轨迹时，飞行员应避免粗暴操纵舵面，否则飞机容易跃出稳定域边界，诱发飞行事故。     

小型无人机滑跑航向纠偏及增稳控制设计

为解决小型无人机地面滑跑纠偏过程中易发生的侧翻问题,建立了无人机地面滑跑数学模型,分析了无人机滑跑侧翻的原因,设计模糊增稳控制器,模糊协同控制前轮转向、升降舵和副翼偏转,增加无人机的滑跑稳定性.提出只纠正无人机航向角偏差的纠偏控制方案,降低无人机侧翻风险.设计基于蚁群算法的模糊PID纠偏控制,应用蚁群算法对PID参数离线寻优,用模糊控制对PID参数进行在线调整.仿真和试验结果表明,本文设计的航向纠偏及增稳控制系统能有效纠正无人机航向角偏差,增加无人机在滑跑纠偏过程中的稳定性,防止无人机发生侧翻.      

固定翼无人机纵向控制律设计及仿真验证

利用经典控制理论中的根轨迹法对某固定翼无人机纵向控制律进行分析设计。首先通过在定常直线无侧滑模态下对无人机数学模型进行配平线性化,将飞机运动分解为纵向运动和横侧向运动;再利用俯仰角速率和俯仰角双回路反馈实现俯仰角控制回路;之后通过分析系统附加开环零点对系统稳定性和动态性能的影响确定高度积分增益实现高度控制回路,利用Matlab进行了仿真,给出了仿真结果。仿真结果表明控制参数设计合理,根轨迹法是设计飞行控制律有效而成熟的方法。     

减摇航向自动舵的简捷鲁棒优化控制算法

为使航向自动舵在简捷鲁棒控制的基础上实现舵减摇功能,在小幅度增加控制成本的前提下增强船舶抗风浪能力,设计具有船舶航向保持、航向改变和舵减摇三种工作模式的简捷鲁棒优化控制系统.该系统在船舶运动状态和海况发生变化后,通过检测航向偏差和横摇角的标准差值是否超出设定阈值,进而适时地利用遗传算法优化控制系统参数.以非线性船舶运动模型为控制对象的仿真试验结果表明,该控制系统在船舶横摇自然频率附近较宽频带内减摇效果显著,并具有较好的转向和航向保持性能.控制器参数具有较好的自适应调整能力.     

基于L1自适应算法的无人机横侧向控制研究

针对无人机在飞行过程中存在不确定性、时滞和强耦合等特点,设计一种包含基本控制律和补偿控制律的横侧向鲁棒自适应控制器.将无人机横侧向模型不确定性视为时变参数和干扰,采用基于线性二次型调节器(LQR)的L_1自适应控制方法,在满足闭环控制系统的渐进稳定的同时,并具有良好的鲁棒性与自适应性.仿真结果表明所设计的控制器可以实现对跟踪误差快速收敛.     

非圆截面巡飞弹气动特性实验研究

为研究非圆截面巡飞弹的气动特性,采用部件组合法设计了风洞实验模型,对单独弹身及巡飞弹进行了六分量测力实验,实验马赫数范围为Ma=0.4~0.6。实验结果表明:弹身对全弹正升力有一定贡献,最大能提供全弹升力的10%;小侧滑角范围内,在没有舵偏的情况下,侧向力、偏航力矩随着侧滑角基本线性变化;巡飞弹具有较好的纵向和横航向稳定性,升阻比高,气动特性在可用迎角内具有良好的线性度。     

基于多变量控制理论的无人机横侧向通道设计

无人机控制系统随其功能的增加而日益复杂,控制变量也随之增多;大的机动性能导致通道间的耦合增强,采用经典单变量控制的设计方法不能满足多变量控制系统性能的需要。多变量控制技术为复杂控制律的设计提供一个有效的手段。基于线性多变量控制理论对无人机横侧向通道进行设计,实现对制导指令的跟踪并对其进行解耦,并对所设计的控制系统进行鲁棒性分析。仿真结果表明基于多变量控制理论所设计的系统具有良好的跟踪能力和较强的鲁棒性能。     

具有饱和约束的船舶航向非光滑反馈控制设计

针对具有饱和约束的船舶航向控制问题,提出一种基于Lyapunov稳定性理论的非光滑反馈设计实现航向无差控制.该方法结合闭环控制及开环控制两种设计手段,在保证船舶航向控制系统稳定的前提下,克服舵角工作范围约束,可在初始条件已知情况下,保证船舶在任意位置实现无差航向控制.多种情况下数值仿真结果验证了该非光滑设计方法的有效性.