基于ORB的交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统（Global positioning system, GPS）信号不稳定的情况下实现对目标的视觉跟踪,设计了一种交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统。首先,设计了一种视觉模块,对跟踪目标进行图像处理,利用基于方向性快速的特征点检测和旋转BRIEF(Oriented FAST and rotated BRIEF,ORB)描述子特征匹配和矩形检测,获取跟踪目标的中心点像素坐标,通过相机模型和旋转矩阵解算出跟踪目标的中心点实际位置。然后,设计了一种跟踪控制模块,采用串级比例积分微分（Proportional-integral-derivative,PID）加前馈的控制结构,为了限制极限位置和最大加速度,位置控制中采用平方根控制器,姿态控制中设计了一种交叉双旋翼姿态控制机构。之后,通过飞控地面站搭建仿真环境,对添加视觉模块的飞行控制系统进行仿真验证,结果表明,无人直升机可以很好地跟踪到视觉模块输出的期望位置。最后,进行实验验证,在设定最大飞行速度为1 m/s的条件下,姿态角最大为8°左右,位置与期望位置之间的误差最大为0.08 m,可以实现交叉双旋翼无...     

基于FlightGear的飞行数据管理与分析系统

飞行器是一个庞大的复杂系统,其设计与开发需要几轮迭代,而仿真技术在此过程中起着无法替代的作用。开源仿真软件FlightGear主要用于飞行模拟,并不能用于飞行器的系统研发仿真与验证。本文以FlightGear为基础,对其进行了扩展,从而实现了一套集飞行数据管理和分析于一体的软件系统。利用FlightGear接口,开发了以数据采集为主的通信、存储等模块,使扩展系统能够实时、灵活地采集飞行器的参数,并存储于数据库;设计并实现了用于飞行器姿态预测的分析模块,新预测方法提高了姿态参数的预测精度。目前,该扩展系统已用于某飞行器的研发论证中,取得了较好的经济效益。     

一种小型无人直升机飞控舱减振及飞行验证

研究了起飞质量为100kg的小型无人直升机飞控舱减振问题,通过建立飞控舱耦合系统有限元模型,利用大量实物模态试验得出的试验数据,对所建有限元模型进行修正.利用修正过的模型对飞控舱进行振动计算及参数影响分析,得到了满足强度和振动特性要求的减振器.经过大量飞行试验,验证了飞控舱减振系统具有良好性能,故解决了飞控舱振动过大难题,为无人直升机进行自驾飞行提供了安全保证.     

有作动器饱和的自适应多步回推飞行控制设计(英文)

由于作动器饱和会使飞控系统的性能恶化甚至引起飞行事故 ,所以在设计阶段考虑作动器饱和的影响可以减小飞控系统设计的保守性从而显著提高系统性能。在本文的自适应 BACKSTEPPING(回推 )飞控系统设计过程中考虑了作动器的位置和速率饱和。该方案的核心思想是在发生饱和的时候重新选取控制李雅普诺夫函数和自适应律。该思想是基于如下简单事实 :出现饱和时伪控制量将发生变化。整个设计过程是对早期提出的自适应回推控制方案的一个修正。该方案的稳定性得到了严格的数学证明和仿真验证。文章最后给出了结论和对该方案的评价     

无人直升机飞控系统设计与应用

论述了将Voyage模型直升机改造成全自主无人直升机的工作。首先,改造了直升机结构,设计了飞控电子设备和基于客户／服务模式的飞控软件和地面站软件;其次,利用扫频数据进行频域辨识,建立了直升机姿态通道的动力学模型;最后,设计了飞行控制律,实现了在悬停和低速下的全自主飞行。     

软件测试过程管理控制的研究

为了提高软件产品的质量；本文面向中小型企业，着眼于软件开发的过程管理和过程控制，系统地定义软件测试过程管理控制的一些概念框架，并在此基础上构建一个测试过程的管理控制原型一软件测试过程管理控制系统（softTM），同时对该原型的部分模块进行了应用实践。以测试用例和缺陷管理为核心，通过对角色的权限控制，实现对整个软件测试过程的管理控制。     

C语言开发数字飞行控制系统软件

为跟踪90年代采用高级语言开发飞控实时控制软件的总趋势,本文以C语言开发某直升机数字飞行控制系统控制律为例,对高级语言开发实时飞控软件作了初步探讨,叙述了方法步骤、仿真验证手段及其结论。     

基于广义逆控制的飞控系统鲁棒性

本文基于广义逆控制的飞控系统，提出了基于广义逆控制的飞控系统框架，分析了控制系统的不确定性以及在控制效能矩阵存在不确定性时的飞控系统鲁棒性问题。为解决当前开环广义逆控制系统的控制误差和不稳定，建立了基于闭环反馈的广义逆控制系统，由此实现了飞控系统的鲁棒性设计。针对某型先进飞机的不确定性问题进行了开环和闭环控制的对比仿真验证，仿真结果表明基于闭环广义逆控制的设计方法能够有效解决控制效能矩阵存在不确定性时的系统鲁棒性问题，实现飞控系统的稳定性设计，对广义逆控制方法在实际工程中的应用起到了积极的推动作用。     

基于在线仿真的无人机飞控系统智能校正技术

针对程控无人机智能化程度不高的问题,提出了基于在线仿真系统的飞控系统智能校正方法,采用在线状态监控及分析、仿真模型实时更新等技术,设计了无人机在线仿真系统,实现了无人机航迹纠偏、速度调整等在线辅助控制,进一步提高了无人机飞控智能化程度。并通过无人机数学模型仿真系统与飞控系统硬件在回路的仿真测试系统,进行实验验证,实现智能校正技术与人在回路控制方法的有效结合。     

近空间飞行器故障诊断与容错控制的研究进展

近空间飞行器具有飞行速度快、飞行包线大、气动特性变化剧烈及飞行环境复杂多变等特点,故障诊断与容错控制技术对提高其安全性和可靠性具有重要意义。本文通过对近空间飞行器故障诊断与容错控制技术的国内外研究现状调研和分析,阐述了近空间飞行器动力学模型及飞控系统的故障类型,分析了近年来国内外关于近空间飞行器故障诊断与容错控制技术的主要研究成果和存在的问题,最后对近空间飞行器故障诊断与容错控制技术未来的发展方向和面临挑战进行了展望。     

基于网络的无人机实时仿真系统软件

提出一种基于C/S结构的UDP网络便携式无人机半实物实时仿真系统,设计了嵌入式实时仿真软件、仿真控制与显示软件、网络通信软件.在由飞行控制计算机实物、电动舵回路实物和实时仿真设备组成的无人机半实物实时仿真试验环境下,对所设计的仿真系统软件进行全过程实时飞行仿真试验验证.验证结果表明,所设计软件功能正确,性能满足设计指标.     

无人驾驶飞机飞行控制新技术

分析了国外无人机飞行控制系统的发展现状和趋势,提出了无人机控制系统的发展方向为自主控制,以及其中的两个关键技术:个体层面上的故障诊断与自修复飞行控制和集群层面上的多机协同技术.并对实现这两种飞行控制系统所要研究的具体技术进行了阐述,为新一代飞控系统设计提供了参考.     

一种小型无人机简易飞行控制系统的方案

针对低速、自然稳定的小型无人机的特点,以控制无人机按预定航线自主飞行为目标,设计了具有双回路的PID控制的纵横向飞行控制律,以及优化的GPS系统(磁航向传感器补偿)导航算法,形成只需少量传感器和执行机构的飞行控制方案.该方案广泛适用于低速、自然稳定的小型元人机,具有良好的静态和动态特性,并且造价低廉、使用简单.     

Gradient Descent Algorithm for Small UAV Parameter Estimation System

A gradient descent algorithm with adjustable parameter for attitude estimation is developed,aiming at the attitude measurement for small unmanned aerial vehicle(UAV)in real-time flight conditions.The accelerometer and magnetometer are introduced to construct an error equation with the gyros,thus the drifting characteristics of gyroscope can be compensated by solving the error equation utilized by the gradient descent algorithm.Performance of the presented algorithm is evaluated using a self-proposed micro-electro-mechanical system(MEMS)based attitude heading reference system which is mounted on a tri-axis turntable.The on-ground,turntable and flight experiments indicate that the estimation attitude has a good accuracy.Also,the presented system is compared with an open-source flight control system which runs extended Kalman filter(EKF),and the results show that the attitude control system using the gradient descent method can estimate the attitudes for UAV effectively.     

变体无人机栖落机动建模与轨迹优化

对一类变体固定翼无人机栖落机动的纵向运动进行了建模与轨迹优化研究。针对栖落机动后段飞行速度低及迎角大带来的舵面气动效率下降的问题,研制了一种可改变主翼位置的变体无人机。通过室内飞行实验,利用运动捕捉系统测量获得飞行数据。依据实验数据,结合平板气动理论建立了变体无人机的气动模型,并建立了变体无人机的纵向动力学模型。采用广义伪谱优化软件(General pseudo-spectral optimization software,GPOPS),对所建立的变体无人机模型进行栖落过程轨迹优化研究。优化结果表明,与普通固定翼无人机相比,变体部件能够显著提高无人机的姿态操纵效率,从而改善无人机栖落机动性能。     

一种全数字半物理飞行控制实时仿真系统

提出了一种基于PC机与局域网（LAN）的无人机飞行实时仿真系统。该系统采用全数字仿真与实时动画方面模拟飞机动力学、运动学特性、机栽传感器信号与电气特性和地面测控系统功能，具有实时性、可靠性高、操作灵活、直观、成本低的特点。实际使用结果表明系统性能良好，完全满足飞行控制系统半物理实时仿真试验要求。     

一种无人机姿态智能PID控制研究

姿态控制是无人机自主飞行控制的基础，其控制律设计结果对无人机飞行特性的影响至关重要。它决定了无人机是否能够满足自主飞行要求。为了解决在整个飞行包线中都能获得好的控制效果．本文引入了仿人智能比例，积分和单神经元控制等智能控制方法，设计出了一种用于无人机姿态控制的智能PID控制器。控制品质主要表现为响应快、精度高、超调量小，能进行稳定的大范围调适，鲁棒性强。仿真研究表明，这种控制器算法简单．易于实现，且比常规P1D控制器具有更强的鲁棒性和自适应能力。     

飞翼无人机机动飞行航迹优化和自生成方法

虚拟机动指令是飞翼无人机机动飞行的基础,是制导回路和控制回路必要的输入。为了生成合理虚拟机动指令,提出了优化基本航路—建立机动数据库—战场信息匹配输出的机动飞行航路生成方法。由于复杂的机动动作可由基本机动动作组合而成,本文以飞翼无人机基本机动飞行动作为优化研究对象,提出了以飞翼无人机控制量变化率为优化参数、航迹片段建立约束条件的无人机机动航路优化方法。其中,机动飞行控制量变化率体现了无人机控制能力的限制;航迹片段约束体现了航迹准确和操作柔和的要求,并对无人机的筋斗、滚桶、盘旋机动进行了优化计算,介绍了机动数据库建立的方法。最后,以机动目标跟踪和有人机追击为设定进行了仿真,结果显示所提方法有效。     

多旋翼无人机飞行控制自动调参技术

目前,多旋翼无人机控制器设计问题中存在着大量的依靠经验的调参工作。为了使调参简单而又可靠,本文基于控制器参数与控制系统性能响应存在的对应关系,提出了自动调参思想。在满足控制器各项性能指标的前提下,利用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)提炼出优化目标和约束条件。对被控对象进行建模并搭建非线性模型。然后,利用工程实践方法估算出参数范围,并利用粒子群快速优化特点自动寻找在约束条件下符合性能指标的控制器参数。最后,通过Matlab/Simulink对模型进行仿真验证。仿真结果分析表明,PSD可快速准确地对飞行控制进行自动调参。     

火星探测无人机快速景象匹配算法

针对火星无人机探测飞行过程的特点及其机载计算机的局限性,在充分研究了矩阵奇异值向量性质特点的基础上,对奇异值向量进行主分量分析,提出了一种应用于火星无人机平飞段的基于奇异值分解的分层快速景象匹配算法,并给出了与之相应的机载特征数据存储方法.与相关算法的对比性实验表明,本文提出的算法具有准确,稳定,且速度更快,数据量更小的优点.通过仅在飞行末段,将本文算法切换成现有的基于SIFT算子的匹配算法,能在实现火星无人机全程快速景象匹配的同时,有效降低对其机载计算机综合性能的要求.