基于EKF的无人机飞行控制系统故障检测

无人机飞行控制系统是一种典型的多传感器闭环控制系统,其执行机构与传感器故障会严重影响系统的安全性与可靠性,针对无人机飞行控制系统故障检测问题的研究具有重要的意义.本文考虑了一类无人机闭环非线性飞行控制系统的故障检测问题,针对风扰动影响下无人机纵向非线性系统模型,设计基于扩展卡尔曼滤波器的残差产生器,并应用χ2检验对残差进行评价,实现无人机闭环控制系统的故障检测.同时,基于某型无人机Simulink仿真平台进行仿真实验.结果表明,所提出的方法能够实现空速管堵塞故障和升降舵部分失效故障的检测.     

基于开源软件的无人机飞行仿真

飞行控制算法设计和仿真是无人机研制的关键步骤。为了缩短无人机飞行控制算法设计周期和试验成本,本文对无人机纵向和侧向控制算法进行了设计,并基于开源软件开发了固定翼无人机可视化的飞行仿真系统,对飞行控制算法进行仿真实验。仿真结果显示,飞行仿真系统实时且直观,通过对飞行仿真试验数据的综合分析,验证了飞行控制算法的有效性,该飞行仿真系统可广泛应用于无人机飞行控制算法的仿真验证。     

无人机编队飞行控制中的气动耦合问题

长僚机之间的气动耦合效应是无人机编队飞行中不可忽视的因素,以长僚机的双机编队为例,建立了编队飞行的涡流模型,在有无气动干扰的两种情况下,计算了僚机在编队队形中的气动力,最后设计了考虑气动耦合效应的无人机编队飞行控制系统并进行仿真研究.仿真结果表明气动效应对编队队列中无人机的飞行状态会产生一定影响,该控制系统能很快消除扰动影响,使僚机实现状态的跟踪和保持,达到稳定编队飞行的要求.     

基于状态预测的无人机导航控制

基于飞行惯性对无人机路径导航实时控制和控制精度的影响,将灰色预测模型与模糊PID控制进行融合,提出了基于无人机飞行状态预测的导航控制策略.将无人机飞行状态预测信息作为系统状态调节的输入,构建灰色预测模糊PID航向控制系统,达到对无人机进行实时、准确导航飞行控制的目的.仿真实验结果表明:灰色预测模糊PID控制器可以有效提高无人机导航控制系统的鲁棒性、实时性,与传统的PID控制器相比,其控制性能更优.     

基于ARM的小型电视引导察打一体无人机任务控制系统设计与实现

 设计了基于ARM的小型电视引导察打一体无人机任务控制系统.该系统基于Philips的LPC2138 AMR7和USOS II嵌入式实时操作系统,作为无人机的中心控制系统完成与4个分系统之间的实时数据交换和数据解算工作.系统通过与数据链电台的接口实现与地面站的数据交换;通过与飞行控制系统的接口实现目标锁定后的飞行轨迹控制;通过与电视跟踪系统的接口实现目标的跟踪与锁定;通过与云台和摄像头的接口实现电视跟踪分系统的控制.系统对各分系统的数据收发稳定可靠,转发的数据误码率低于0.1%;对于云台的转动控制快速、准确、稳定;发送给飞控系统的轨迹偏差控制角准确.该系统已完成工程样机的研制,并成功完成多次试飞和模拟打击实验,为大型察打一体无人机的研制提供参考.     

消费级无人机掘金细分市场

无人机(Unmanned Aerial Vehicle,简称UAV),是利用无线电遥控设备和自主程序控制装置操纵的不载人的飞机.无人机按照用途可分为消费级无人机、行业应用无人机和军用无人机.消费级无人机特指无人机产品中面向个人消费者,主要用于娱乐与航拍功能的飞行器,素有"飞行的照相机"之称,一般为四轴或者六轴的多旋翼机型,主要由飞行控制系统、动力系统、通信系统、云台及拍摄设备、地面控制站(遥控器、平板电脑、手机等)以及机身等系统机构组成,可实现自主飞行和半自主飞行,即能够按照控制算法完成一键起飞/降落、一键返航、定点悬停、指点飞行、360°全景拍摄、路线规划等功能.     

Z字形飞机建模与半实物仿真研究

为了提高无人机飞行品质,研究无人机控制的半实物仿真应用,形成一套通用的无人机飞行控制律设计与半实物仿真方法,针对气动特性较为复杂的Z字形飞机进行了研究。Z字形飞机机翼可向机身方向折叠,便于存放和运输。根据Z字形飞机外形参数,求得气动数据,并在此基础上利用小扰动线性化原理建立纵向线性模型,通过加入干扰脉冲方式研究模型纵向静稳定性,选取各环节传递函数,建立俯仰控制回路,调整PID参数,设计纵向控制律,分别使用Simulink和半实物仿真器进行仿真。仿真结果表明,无人机具有较好的静稳定性,PID控制参数选择合理,系统超调量较小,调节时间较短,可以提升无人机飞行品质,半实物仿真可以更真实、直观地反映无人机姿态,所用建模与仿真方法可应用到其他固定翼无人机,具有一定的通用性。     

基于DSP的小型无人机飞行控制系统设计

针对无人机性能指标和体积限制,设计了一种基于DSP56F807的新型飞行控制系统.阐述了系统的设计思想及软硬件结构和控制策略,给出了相应的飞行控制流程图与神经网络动态逆控制原理图.DSP采用哈佛结构,使得指令处理和数据存取可以同时进行,大大提高了处理效率,测量精度及计算速度等也得到了相应的提高.通过在环回路仿真验证表明,所设计的系统具有计算速度快、可靠性好等优点,从而赋予无人机更大的机动性和更广泛的适用性.     

螺旋桨无人机双发火箭助推发射过程控制研究

研究了螺旋桨无人机双发火箭助推发射过程的控制系统设计,分析了螺旋桨发动机离合时间和油门最大开度时间等关键参数对发射过程的影响。建立了火箭助推无人机发射过程的非线性数学模型和包括俯仰角、滚转角和航向角控制回路的飞行姿态控制系统及其仿真结构,仿真验证了飞行控制系统的有效性和螺旋桨发动机离合时间和油门最大开度时间等对无人机火箭助推发射过程的影响。仿真结果表明,飞行控制系统能够有效控制无人机发射过程的姿态,实现稳定爬升。在保证安全发射的前提下,应尽早实现螺旋桨发动机离合和油门最大开度。     

基于DCPS通信模型的分布式实时飞行仿真

为满足飞行模拟机仿真模型对数据传输的实时性和可预测性要求,基于以数据为中心的发布/订阅通信模型(DCPS),设计实现了一种分布式实时飞行仿真系统.对DCPS通信机制、主题与订阅的匹配语义及其提供的质量服务策略(Qos Policy)进行了深入系统的研究,提出了飞行仿真系统的组件化设计方法,并给出了一致的组件接口和实时数据传输的实现步骤.在用于研究的Boeing 737-800飞行模拟机上对该方法进行了试验验证,结果表明:仿真节点间的通信时延稳定在0.2 ms以内,时延抖动不超过5μs,该方法有效地满足了飞行模拟机仿真模型对数据传输的实时性和可预测性要求.