TECS|H_∞控制在无人机纵向着舰中的应用研究

针对无人机纵向自动着舰,运用总能量控制(TECS)的思想建立了无人机纵向自动着舰系统,设计了H∞输出反馈控制器。为了实现对移动目标的跟踪,引入了一种新的着舰导引控制算法,通过对所设计的先锋无人机的纵向自动着舰导引系统仿真表明,通过升降舵和油门的协调控制,实现了速度和航迹的解耦控制,且该设计能满足着舰要求,能有效地抑制舰尾流干扰的影响,具有良好的鲁棒性能。     

二阶滑模控制在舰载机着舰导引系统中的应用

滑模控制系统在滑动模态时对外界干扰及参数变化具有完全的自适应性.利用二阶滑模控制实现飞机俯仰角的直接控制,并将其应用到舰载机着舰导引控制中.设计了二阶滑模控制器及对应的自动着舰导引系统.仿真对比研究表明二阶滑模控制下的着舰导引系统有较好的抑制气流扰动的能力.     

基于坐标系动态变化的无人机着舰引导算法

针对无人机着舰区域动态变化,难以精确预估的问题,设计一种基于新坐标体系动态变化的自动着舰引导算法。在捕获阶段,新坐标系随无人机空间位置的变化而动态变化;在跟踪阶段,新坐标系随回收着舰区域的变化而动态变化,计算无人机在新坐标系下的速度和位置误差,经轨迹控制器修正误差,实现无人机的精确引导。以现役某型舰载无人机为对象,搭建综合仿真平台,设计飞行控制系统,优化轨迹控制器参数,加入舰尾流和导航误差,完成引导性能的验证与评估。研究结果表明:该自动着舰系统能引导无人机实现较精确地撞网着舰回收,着舰性能符合要求。     

基于LQG/LTR的舰载飞机纵向自动着舰控制系统设计

LQG/LTR方法是一种设计优化动态控制器的现代状态空间技术。此方法具有良好的鲁棒性能和解耦特性。运用LQG/LTR方法设计了舰载飞机自动着舰控制器,并在考虑甲板运动和气流扰动的情况下,对纵向自动着舰控制系统进行了仿真设计与分析。系统仿真结果表明,控制系统实现了纵向指令的精确跟踪,具有良好的鲁棒性,满足舰载飞机纵向着舰控制的要求。     

自动着舰纵向飞行控制系统操纵性能优化

 自动着舰引导系统能辅助高性能舰载机实现全自动安全、平稳着舰,其飞行控制系统须具备良好操纵性能。基于系统稳定性理论、F/A-18A舰载机测试数据和控制系统时域响应优化方法,提出了一种参数设计方法,“自内向外”逐环优化了自动着舰纵向飞行控制系统参数。仿真验证表明,该系统经参数整定后的指令响应优于F/A-18A的测试结果。     

自动着舰纵向飞行控制系统操纵性能优化

 自动着舰引导系统能辅助高性能舰载机实现全自动安全、平稳着舰，其飞行控制系统须具备良好操纵性能。基于系统稳定性理论、F/A-18A舰载机测试数据和控制系统时域响应优化方法，提出了一种参数设计方法，“自内向外”逐环优化了自动着舰纵向飞行控制系统参数。仿真验证表明，该系统经参数整定后的指令响应优于F/A-18A的测试结果。     

基于全阶观测器的无人机系统抗干扰控制

为探讨无人机系统抗干扰控制问题,利用T-S模糊模型描述非线性干扰,并设计全阶观测器分别观测外部干扰和无人机系统的状态,通过设计反馈控制器,实现了对干扰的有效估计和抑制,基于Lyapunov分析方法的无人机系统具有良好的稳定性和鲁棒性.仿真试验验证了算法的可行性与有效性.     

舰尾流场扰动影响分析及抑制技术研究

为了解决舰尾流场对舰载机着舰的干扰问题,首先,建立了舰尾流场模型,并利用综合仿真平台分析了各个尾流分量对全自动着舰的影响;其次,分析了稳态尾流情况下引入高度变化率的补偿对着舰精度的影响;最后,提出了一种基于遗传算法的全自动着舰尾流影响抑制技术.仿真实验表明:优化前的纵向全自动着舰系统高度偏差在-2.3～1.9 m范围内...     

基于动态递归神经网络的自动着舰系统设计

为解决舰载机在终端进场过程中受航母运动和舰尾流扰流等不确定性因素影响,很难实现对航迹的精确控制,容易导致舰载机复飞和着舰事故这一问题,基于动态递归神经网络设计了自适应滑模控制器,并将其应用于舰载机纵向自动着舰系统.首先该控制方法采用动态递归神经网络实现未知非线性函数的逼近,可以及时有效地处理终端进场过程中由不确定环境因素引起的偏差扰动,保证舰载机沿理想下滑道安全进场;然后通过滑模面和自适应律的设计保证了控制器的稳定性和鲁棒性.通过仿真结果证明了该设计可以实现对理想下滑道的快速精确跟踪,减小了舰载机着舰偏差,提高了控制精度,最终实现了舰载机安全进场着舰.     

基于ADRC的无人机纵向通道控制

根据自抗扰控制器不依赖对象的精确数学模型以及能够对系统模型内扰和外界干扰进行补偿的特点,提出了在无人机纵向通道中引入自抗扰控制器的方法。设计的自抗控制器在不同的飞行状态下,不需要改变控制器参数,就能实现对俯仰指令的精确跟踪控制,以及速度回路与俯仰角回路的解耦控制。仿真结果表明,系统具有良好的动态响应和鲁棒性。     

无人机密集编队穿越竞速导引算法

针对无人机密集编队穿越门框竞速问题,提出了一种时间近似最优的导引算法。首先,对穿越竞速问题进行了阐述;其次,在单架无人机穿越门框导引模型推导的基础上,研究了其穿越门框的导引算法,该算法具有在期望时间内将无人机导引到目标点的能力;最后,针对多架无人机编队穿越竞速问题,提出了基于飞行时间控制和脱靶量控制的穿越算法,该算法具有良好的时间近似最优性能;仿真结果表明,所设计的导引算法能够使无人机编队在期望时间内完成穿越竞速,且具有极低的脱靶量和导引时间误差;可为无人机集群避障与防撞控制提供技术支撑。     

面向固定翼无人机的视觉导引仿真系统设计与实现

针对无人机自主着陆视觉导引相关算法研究和验证困难的问题,提出了一种基于Flightgear和Matlab的多机组网联合仿真技术,设计并建立了固定翼无人机自主着陆视觉导引仿真系统.系统中Flightgear渲染的摄像头视角图像数据通过HDMI视频接口实时传递到Matlab中;摄像头的内参数可通过虚拟棋盘格标定得出.利用该系统进行了基于合作目标的无人机视觉导引着陆闭环仿真实验,证明该系统能够验证无人机视觉着陆方法、算法的正确性及可行性.     

大气扰动对舰载机纵向着舰点散布的影响分析

针对大气扰动具有的非线性和随机性特点,采用单因素方差分析法和决策树与线性回归结合法,分别对纵向着舰点散布的影响进行了定性和定量分析.研究结果表明,大气扰动各分量对纵向着舰点散布的影响有显著不同,且垂直方向的扰动分量对舰载机着舰点散布的影响更大.特别地,所提出的决策树与线性回归结合法显著提高了纵向着舰点的预测精度.     

舰载飞机自动着舰仿真系统建模

舰载飞机自动着舰系统建模是现代航空母舰舰载飞机系统的关键技术之一,是构建舰载飞机着舰仿真系统的核心内容.围绕舰载飞机自动着舰引导和控制结构,分别建立了海浪和航母甲板运动、舰尾流、甲板运动补偿模型和舰载飞机引导控制等关键数学模型;最后采用模块化设计思想,按照舰载飞机着舰仿真系统各部分功能划分了软件模块,定义了各模块输入、输出关系;构建了仿真程序流程,完成了舰载飞机自动着舰仿真系统设计.     

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。     

无尾飞翼式高空长航时无人机纵向控制律设计研究

以某无尾飞翼式高空长航时无人机为研究对象,分析了自然飞机在高空巡航状态时的纵向稳定性,介绍并改进了传统的无人机巡航状态纵向控制律设计方法。通过在Matlab/Simulink中建立仿真模型,对两种方法进行对比分析。分析结果表明,由于无人机飞控系统的自动驾驶仪是始终在环的,不必像传统方法一样考虑带有增稳的控制系统的稳定性。因此,改进的设计方法更适合于无尾飞翼式高空长航时无人机巡航状态的纵向飞行控制系统的设计。     

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。     

光学导引系统的建模与仿真

在整个定点着舰过程中，飞机着舰下滑阶段的操纵难度和危险系数都是最高的，如何解决光学导引仿真中模型的准确度和视景特效的逼真度。是定点着舰仿真应用的重中之重。为了解决上述问题，根据光学导引秉统成像原理以及飞机、舰之间的几何关系，实时计算光学下滑道，建立了仿真平台的数学模型，并给出了状态方程。在基于VP平台的视景系统中，采用“立体光面”和动态缩放光晕的方法建立菲涅尔助降灯阵和迎角指示器的模型，保证了模拟着舰过程中飞行员视觉的逼真度。以美F-16飞机模型，进行了多次计算机仿真着舰，试验数据表明：在理想条件下光学导引仿真平台模型正确可信，飞行员着舰质量明显提高，能够起到导引着舰的作用。     

舰载机进场动力补偿系统设计

舰载机事故主要发生在着舰过程,而其主要原因是由于舰载机低速着舰时航迹控制不稳定引起的,进场动力补偿系统就是为了解决这一不稳定现象而产生的推力自动控制系统。为了克服舰载机低速不稳定问题,提高航迹控制精度,并减轻飞行员在着舰阶段的工作负荷,飞机系统中需要引入速度恒定进场动力补偿系统。采用 F/A－18A 舰载机参数建立舰载机纵向运动小扰动线性化模型,分析模型飞行品质,并引入飞机姿态控制系统来解决俯仰控制不稳定的现象并使飞机满足一级飞行品质,之后采用衰减曲线法设计 PID 参数完成对速度恒定进场动力补偿系统的设计,解决航迹角无法跟踪俯仰角这一航迹控制不稳定问题,最后又引入舰尾流的垂直稳态分量验证了系统的抗扰动能力。     

激光焦点位置控制系统的l^1优化及仿真研究

把新的控制系统ｌ＾１优化设计理论用于激光切割焦点位置自动跟踪系统的设计。仿真试验结果表明设计出的控制器能有效地抑制系统干扰，使系统具有良好的跟踪精度和控制品质。