飞机地面防撞多传感器数据融合系统研究

为了实现对不同传感器探测和跟踪的目标信息融合,提出了一种车载飞机地面防撞的多传感器数据融合系统.采用矩不变量的方法描述飞机的特征;采用Levenberg-Marquardt算法对标准的BP网络算法进行改进,使系统快递、稳定地进行飞机识别.该算法实现了多传感器多目标定位、航迹融合等关键技术,实验表明,该系统可以较好地实现目标定位、跟踪以及目标识别的目的.     

混合动力汽车电机驱动系统传感器故障重构控制

针对混合动力汽车感应电机驱动系统可能存在的传感器故障模式,设计了一个主动容错重构控制系统.该系统能充分利用无故障的传感器信息,最大限度地维持驱动系统的控制性能,并在重构切换过程中,考虑电机转矩和转速的平滑过渡问题.此外,为提高车用感应电机驱动系统的性能,基于传统磁场定向控制(FOC)思想设计出一种新型鲁棒性PI控制器来实现电机转矩跟踪;利用滑模控制技术,设计了转子磁链-速度自适应观测器.为进一步提高交流电流传感器故障状态下电机驱动系统的容错能力,提出了用直流电流重构交流相电流的新思路.仿真研究表明,在发生传感器故障时,所设计的电机驱动系统仍能有效地保证车辆行驶过程中的转矩和速度跟踪性能以及系统的稳定性.     

基于强跟踪滤波的车辆非线性状态估计

针对车辆稳定性控制过程中较难直接测得的车辆关键状态参数,提出基于强跟踪滤波理论的多传感器线性组合状态最优估计算法.建立包含纵向、侧向及侧倾运动的汽车4自由度非线性动力学模型和状态估计模型,并运用多传感器线性最优融合强跟踪滤波估计器,对汽车关键状态进行仿真分析.分析结果表明,采用该方法可以解决由于模型不确定性造成状态估计值偏离系统真实状态的现象,并能有效抑制滤波发散,具有较大范围的自适应跟踪能力.该方法为汽车先进控制系统中的状态参数估计提供了一种准确且低成本的实时软测量技术.     

飞机作动器的故障辨识与自修复控制

为了解决作动器发生故障的飞机的角速率跟踪问题,提出了一种基本控制律加修复控制向量的自修复控制方案.该方案首先针对飞机的无故障模型,利用反步法设计角速率跟踪控制律作为基本控制律.在作动器发生故障的情况下,保持基本控制律不变,将飞机作动器视为二阶系统,设计了一种基于高增益观测器的作动器故障参数估计器,对作动器的各类故障进行辨识;根据故障辨识结果构造修复控制向量以抵消作动器故障产生的影响,保证故障后系统的跟踪性能.对某型飞机发生右副翼卡死故障进行仿真,结果表明,故障参数的估计值能够快速收敛到真值,构造的修复控制向量能够将系统性能恢复到无故障时的水平,验证了所提出的自修复控制方案的有效性.     

动态大系统的分散完整性控制

从提高动态大系统的可靠性出发，提出对系统中的传感器故障和执行机构故障具有完整性的分散控制器设计方法．建立了大系统的统一故障模型，给出故障大系统鲁棒稳定的充分条件，并在飞机容错控制系统中加以应用，仿真结果表明，效果良好．     

基于改进鲸鱼算法优化神经网络的飞机空气循环系统建模及故障分析

飞机空气循环系统在飞行过程中很容易出现故障,因此在地面上模拟仿真飞机空气循环系统有着重要意义.首先建立飞机空气循环系统仿真模型,针对该系统建立神经网络模型进行训练;引入PID控制算法调节参数以应对飞机遇到的不同飞行状况;针对神经网络模型引入鲸鱼算法,并运用烟花算法、重启机制和正余弦混沌双弦算法对鲸鱼算法进行改良.结果表明:模型可以模拟飞机引气到排出过程,以及不同情况下飞机空气循环系统4个主要组件的出口温度;神经网络系统可以根据输入指标数据预测不同组件的出口温度,并分辨出飞机空气循环系统是否出现故障及哪里出现故障.改进后的神经网络训练速度加快,准确率提升,明显降低了陷入局部最优值的可能性.     

基于强跟踪多模型估计器的作动器故障诊断

在多操纵舵面飞机的自修复飞控系统中,快速准确地获得作动器的故障信息至关重要。该文将多模型思想与强跟踪滤波器相结合,在多模型自适应估计方法的基础上,提出了一种基于强跟踪多模型自适应估计器的作动器故障诊断方法。该方法改进了多模型自适应估计方法的不足之处,具有较好的鲁棒性和较强的自适应能力。它适用于非线性系统,能在线快速地检测出故障,并能较准确地估计出故障的大小。通过对各种作动器故障的仿真,验证了该算法的有效性。     

基于T-S模糊建模方法的近空间飞行器姿控系统传感器故障调节技术研究

针对近空间飞行器从近空间空域返回地面再入大气层的飞行过程中其姿态控制系统发生传感器故障的情况,研究了基于广义扩张系统方法的传感器故障调节问题。首先,将再入飞行阶段的近空间飞行器非线性姿控系统用一组T-S模糊模型来表示,并基于此模糊模型引入传感器故障模型。然后,将含有传感器故障的T-S模糊模型利用广义扩张系统方法将其转化为T-S模糊奇异系统,进而设计一个全维状态观测器来得到被控系统的状态向量和传感器故障信号的估计值,并在此基础上提出了一个利用传感器故障补偿技术的反馈控制策略,使得闭环控制系统能够渐近调节传感器故障的影响。最后,通过数值仿真验证了所提方案的有效性。     

基于系统辨识的垂直/短距飞机垂直起降过程升力损失建模

采用系统辨识的方法对垂直/短距飞机垂直起降过程中的升力损失问题进行建模和计算.与传统的机理建模结合经验公式估计升力损失的建模方法相比,该方法解决了复杂结构垂直/短距飞机机理模型参数选取困难和落压比随喷射气流变化的问题,提高了模型可信度与适用性.完整的辨识系统由六分量天平、应变力传感器阵列、飞控系统和地面站组成,根据系统的输入输出辨识垂直起降过程升力损失模型.     

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.     

软管式自主空中加油受油机控制系统研究

针对软管式空中加油过程中加油锥套受气流扰动影响,受油机受油插头难以与之实现精确对接的问题,提出基于参考观测器的全状态反馈控制方法设计了受油机的飞行控制系统。首先根据DGPS或者视觉传感器测量的加油机与受油机的相对位置,设计了参考轨迹生成模块,实时生成受油机期望的平滑飞行轨迹。然后通过一个输出跟踪观测器在线估算出前馈控制信号和参考状态量。基于估算的状态量设计一个全状态反馈控制器。最终实现对参考状态的精确跟踪,保证受油插头与加油锥套的精确对接和位置保持。仿真结果表明,在四种强度阵风干扰下,控制器能实现精确的双机空中加油设备跟踪对接,具有良好的动态性能与鲁棒性能。     

考虑系统总和扰动的多关节机械臂 反步有限时间滑模控制

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制中存在的模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素影响问题,设计了一种考虑系统总和扰动的反步有限时间滑模控制算法,用于实现多关节机械臂轨迹跟踪控制任务。首先,利用严格反馈形式描述多关节机械臂的动力学模型,并将模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素看成系统的总和扰动,进而设计非线性扩张状态观测器对系统总和干扰加以估计,以提高系统的鲁棒性能;其次,在传统反步法设计的基础上结合有限时间滑模控制技术,完成系统反步有限时间滑模控制器的设计;最后,应用Lyapunov稳定性理论证明了多关节机械臂的位置矢量能够实现对期望位置矢量的有限时间稳定跟踪。仿真对比结果表明设计反步有限时间滑模控制算法的有效性。     

微小型变体飞行器建模与控制系统设计

研究了机翼可后掠变形的微小型变体飞行器动力学建模和飞行控制系统设计方法. 通过状态点选取、气动参数计算和数据拟合插值,建立了变体飞行器的动力学模型. 针对模型的特点,提出了一种以参数空间方法为基础的变体飞行器飞行控制系统设计方法,通过计算机辅助算法,设计了纵向通道控制系统. 仿真结果表明,所设计的公共固定增益控制器能够使得变体飞行器在不同飞行阶段始终具备要求的动态特性,具有可行性和工程实用性.      

永磁同步电动机的鲁棒性设计

摘要：针对永磁同步电动机位置伺服系统存在系统模型摄动、参数时变等不确定性因素,提出了一种将传统PI控制与现代鲁棒控制相结合的方法,综合设计一状态反馈控制系统。仿真结果表明,控制系统对参数摄动具有较强的鲁棒性。     

高阶反向响应过程的分数阶PID控制器设计

针对具有反向响应特性的高阶过程,提出了一种分数阶PID控制器设计方法.为了便于控制器设计,采用一种改进的微粒群优化算法对高阶过程模型进行简化处理,在此基础上,根据内模控制原理设计分数阶PID控制器,该控制器仅有一个可调参数,有效降低了控制器整定的复杂度,并根据最大灵敏度指标推导出控制器参数整定的解析表达式,克服了参数选择的盲目性.仿真结果表明,该方法可使系统具有良好的设定值跟踪、扰动抑制特性以及克服参数摄动的鲁棒性.     

基于磁感式传感器的磁条空间磁场分布测量

针对智能循迹中磁条在不同的安装方式下导航测量的磁条部位会有所不同,为了确定磁检测传感器系统在磁条不同安装方式下对其精确有效的测量位置,提出了基于磁感式传感器的磁条空间磁场分布测量。采用了PNI(Pacific Nanotechnology Incorporated)磁感式传感器对磁条空间的磁场分布大小进行测量,在基于QT5的RS232串口上位机界面上,对使用的传感器在不同参数设置的情况下进行了工作性能的检测与分析,选取合适的测量参数设置。实验测试结果表明：测量磁条横截面360°的变化磁场的结果是稳定有效的。     

一种改进的蚁群算法在断层自动追踪中的应用

 断层属性体是自动解释断层的基础,但这些属性也包括来自地层成层性和各种噪声产生的假象,这些假象使得断层位置和断层系统交切关系变得模糊不清,很难准确识别和拾取断层。与噪声不同的是,断层线的延伸均有一定的方向。基于此特点,本文通过计算数据块的梯度方向约束蚂蚁追踪的范围,根据计算数据块的方向一致性区分断层和噪音,用蚁群算法在相干数据体或其他断层增强数据体中自动识别和追踪断层。此外,使用Zhang-Suen算法对蚁群追踪到的断层数据体中断层线进行细化处理,得到可以应用于地震解释的断层线。通过数值模型,验证了该方法在自动追踪断层和抑制影响断层识别的线性噪声中应用的可行性和有效性。实际地震资料的断层自动提取的结果表明,基于梯度方向约束的群算法是一种有效的断层追踪方法,在提高计算效率、减小计算量和抑制线性噪声方面具有一定优越性。     

基于FFT的概率神经网络故障诊断模型

无人机的执行器和传感器系统受到材料与环境等诸多因素的影响, 容易发生各类故障, 严重时甚至会造成坠机, 因此实现无人机早期故障的有效诊断对预防飞行事故具有重要意义. 本文以六旋翼无人机Simulink模型作为研究对象, 针对飞行器电机和角速度传感器的早期故障, 提出了一种基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）的概率神经网络故障诊断模型. 首先, 在Simulink平台上对六旋翼无人机进行飞控模型的建立; 然后采用FFT对数据进行有效的时频分析; 最后基于MATLAB设计并建立概率神经网络模型, 利用FFT数据进行故障分类, 实现无人机的故障诊断.     

基于光流传感器的四旋翼飞行器设计

采用Texas Instruments公司的TM4C123GH6PM单片机作为四旋翼飞行控制系统和光流数据处理的核心单元,将九轴传感器MPU9250的陀螺仪、加速度计和磁力计经姿态解算后的角度数据作为飞行控制系统的飞行姿态反馈,超声波传感器所测量的高度数据作为飞行高度反馈,优象光流传感器所输出的位置数据作为位置反馈,设计了一款新型四旋翼飞行器.实验结果表明,该四旋翼飞行器自主导航系统可以实现室内自稳、定高和定点飞行功能.