基于单轴光电探测系统的MUAV目标捕获与盘旋跟踪系统

研究了基于侧向单轴光电探测系统的微小型无人飞行器(MUAV)捕获、跟踪地面目标的飞行控制方法,提出一种探测器单轴消除视场y向失谐角,MUAV航向控制消除视场x向失谐角的控制方案。采用常规的飞行动力学纵向和侧向运动方程及小干扰线性化方法,并分别对MUAV定高寻航迹段、目标搜索捕获段及盘旋跟踪段进行了MATLAB仿真。分析了侧向突风以及飞机俯仰角变化对视场中x向失谐角的耦合影响,并提出了解决方案。仿真结果验证了所提方案的有效性,其能够满足MUAV持续盘旋跟踪地面目标的飞行任务。     

微小型无人机用微磁数字罗盘集成系统的设计

 针对现有微磁数字罗盘成本高、输出频率低、动态定姿时易发散等问题，结合微小型无人机(MUAV)导航与控制系统的组成特点，设计了一种利用MUAV机载微惯性测量单元(MIMU)中的天向陀螺输出判断无人机的运动状态，采用MIMU中的3轴加速度计组件测量的地球重力矢量，配合3轴磁阻传感器测量的地球磁场矢量，共同进行姿态确定的微磁数字罗盘集成系统。对传统的环境干扰磁场校正方法进行了完善与验证，使之适合于空间三维定姿。试验结果表明：系统总体性能良好，航向精度可达0.5°，成本为同类产品的1/5，输出响应可达50 Hz，满足应用于MUAV导航控制系统的微磁数字罗盘的高精度、低成本和实时性的要求。     

空中加油机人机闭环系统特性分析

针对空中加油任务中加油机人机闭环系统特性研究不足的问题,设计了基于模型参考动态逆算法的加油机控制律。通过地面模拟试验平台模拟加油机空中加油任务,采取时域数据分析方法建立了加油机纵向及横侧向结构驾驶员模型,分析了加油机闭环飞行品质评定方法。研究结果表明:补偿控制结构驾驶员模型能够准确地体现空中加油任务中驾驶员的操纵特性;Hess提出的人机闭环品质评价指标函数能够有效评估空中加油任务中加油机的飞行品质。     

多飞行器再入段时间协同弹道规划方法

提出了一种多飞行器再入段时间协同弹道规划方法。首先,在纵向平面内规划满足航程与终端约束的纵向标称轨迹。随后,在采用轨迹跟踪律跟踪纵向标称轨迹的同时,运用考虑初始横侧向状态的多边界航向偏差角走廊策略控制飞行器的横侧向机动,以满足到达时间约束与终端约束,进而实现单枚飞行器到达时间约束下的轨迹规划。在此基础上,完成了飞行器的到达时间分布与飞行能力分析,给出了最小与最大到达时间的分析计算方法,并根据多飞行器协同再入的任务需求完成了协同飞行时间决策。最后,多飞行器协同再入与扰动条件下的仿真结果表明,该方法能够规划出满足到达时间与终端约束的协同再入轨迹,具备良好的计算精度与鲁棒性。     

特征结构配置法在无人机控制系统中的应用

特征结构配置可通过分析系统的模态,得到系统特征结构与时域响应之间的关系,设计出结构简单、鲁棒性强的控制器。应用输出反馈特征结构配置设计了无人机控制律,仿真结果表明,无人机的纵向运动和横侧向运动具有较好的飞行动态性能,实现了无人机纵向通道和横侧向通道的内部解耦。     

基于能量的飞机横侧向控制方法研究

结合偏差控制与总能量解耦思想,将总能量控制原理应用于飞机的横侧向控制,实现了滚转与偏航模态解耦及偏航角、侧滑角的无稳差控制。对某型运输机典型飞行状态进行了横侧向解耦控制律设计和仿真,仿真结果表明,基于飞机纵向总能量控制同样能用于飞机的横侧向飞行控制,较好地实现了偏航角和侧滑角的信号跟踪及滚转与偏航模态的解耦。     

侧向稳定系统参数平面设计法

首先介绍了鲁棒系统设计的参数平面法，然后采用该方法对某支线客机的侧向稳定系统进行了鲁棒设计，最生以几种不同的飞行状态为例，通过计算机仿真，对所设计的控制律参数进行了验证，结果表明：飞机侧向稳定系统的参数平面法设计是可行的。     

一种飞机侧向增稳系统设计方案及仿真验证

具有三角翼、大后掠角等气动布局特点的现代超音速飞机虽然解决了飞行速度问题,但同时极易出现高空飞行的荷兰滚阻尼、航/横侧向静稳定性减小、滚摆比变大等问题。为改善飞机航/横侧运动的飞行品质,基于飞机滚转和偏航两通道的相互交联,将滚转通道舵偏信号引入偏航通道,以增强偏航角速度反馈信号,增加飞机转弯的协调性,进而设计了一种高速飞机航/横侧向增稳控制系统。通过进行大量仿真,验证了所设计的飞机航/横侧向增稳控制系统结构简单合理,在其控制规律传动比等参数选择合理时,飞机航/横侧向飞行品质良好。     

某机横侧向增稳系统控制律的设计

结合某机横侧向增稳系统控制律的设计作为实例，分析了飞机横侧向增稳系统反馈参数的选择及其对飞行品质的影响。给出了经试飞验证后的控制律参数的选择结果，并对有无增稳系统时飞机的横侧向飞行品质进行了对比，得出了横侧向增稳系统可以明显地改善飞机的荷兰滚模态品质，使之达到１级品质要求的结论。     

基于自适应方法的多无人机编队队形控制

针对"长机-僚机"近距编队队形因风场扰动而不能保持期望队形的问题,首先,提出了一种自适应队形保持控制的方法,该方法可用于抵消因风场不确定性对无人机的横侧向和前行方向所产生的距离误差,同时能够保持无人机编队稳定飞行。其次,由于风场的不确定性会引起"长机-僚机"之间的动力学发生变化,因此设计了一种基于"长机-僚机"相对运动模型的自适应控制律用以估计风场在3个方向的大小,进而控制无人机之间的相对运动以消除风场不确定性所产生的距离误差并保持速度的一致性,最终实现保持期望的队形。再次,通过构建合理的李雅普诺夫函数,证明无人机编队在风场干扰下能够保持编队稳定飞行,同时"长机-僚机"之间相对横向、横侧向以及纵向的距离误差均接近零。最后,通过仿真验证：所提出的自适应控制方法具有良好的鲁棒性,这为工程实践提供理论依据。     

微小型飞行器惯性组合姿态确定与航路导航研究

构建了微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制(GNC)系统。研究了微惯性导航测量单元零偏的温度建模及非正交误差的多位置标定补偿方法,提出微小型飞行器导航、制导与控制系统闭环条件下,利用导航、制导与控制回路的飞行状态特征信息的微惯性组合导航系统滤波算法,根据微小型飞行器飞行状态实时调整卡尔曼滤波器的观测噪声方差,有效提高了动态过程中姿态测量精度和微小型飞行器的飞行平稳度。完成了组合导航系统滤波算法验证飞行试验及自主姿态稳定和航路飞行试验。飞行试验表明:微小型飞行器实现了自主姿态稳定与长距离超视距航路点导航飞行,航路点导航误差小于30 m,惯性组合姿态确定与航路导航系统及算法满足微小型飞行器自主飞行对导航系统的需求。     

低成本多传感器组合导航系统在小型无人机自主飞行中的研究与应用

 为了满足小型无人机自主控制系统对导航系统性能的要求，研究低成本的基于微机电系统的捷联惯性导航系统(MEMS-SINS)/全球定位系统(GPS)/磁强计组合导航系统。提出一种利用磁强计辅助MEMS-SINS的静基座初始姿态确定方法，采用四元数误差模型对MEMS-SINS/GPS/磁强计组合导航系统进行信息融合的建模，采用基于正交三角(QR)分解的平方根无色卡尔曼滤波(UKF)非线性估计方法对组合导航系统进行数据融合，克服由于计算机舍入误差引起的状态协方差阵的计算值失去非负定性甚至对称性，通过小型无人机的自主飞行试验，证实MEMS-SINS/GPS/磁强计组合导航算法满足小型无人机自主控制系统的要求。     

民机飞行管理系统建模与仿真实现

飞行管理系统的建模与仿真在民机飞行模拟器的研制中具有重要意义。研究了飞行管理计算机系统(FMCS)的建模。FMCS的功能通过飞行管理计算机(FMC)和控制显示组件(CDU)实现。基于Visual C 编译环境开发了CDU操作界面,可进行数据输入与飞机状态监控。建立了FMC的导航数据库和性能数据库,规划了飞机水平飞行轨迹,完成了侧向飞行控制。最后基于飞行手册给出的飞行剖面数据设计了次优垂直轨迹。仿真结果表明,水平轨迹规划算法切实有效。     

第一视角飞行模式设计与无人机着陆试验研究

设计了一种第一视角飞行模式,同时观察图像与导航数据来控制无人机飞行并实现着陆.第一视角飞行是一种基于无人机上加装无线图像传输设备,在地面看屏幕操控无人机的操作模式.无人机操纵员通过观察前视探测器拍摄的图像和导航数据控制遥控器,地面控制站捕捉遥控器的输出信号并把该信号通过数据链传至机载飞控系统,从而实现对无人机的控制.该飞行模式的实现,提高了无人机飞行的机动性,突破了小型无人机只能在本场着陆的限制,使无人机可以在远离本场情况下安全着陆.     

Navigation system of pilotless aircraft via GPS

The pilotless aircraft has wide applications in measuring earth, surveying mineral sources, fireproofing in the forest, observing floods and so on. In this paper, after briefly introducing positioning and navigation technologies for pilotless aircraft-a new kind of navigation system for pilotless aircraft using GPS (Global Positioning System) is presented. An overall plan of the navigation system is discussed, and its technology cruxes are analysed. Its hardware and software are designed and implemented, and experimental results are given. The navigation system not only has autonomous navigation capability, but can also achieve navigation aided by telecontrol system. It can supervise flying by telemetering system and displaying predetermined air line and flight path maps on the computer monitor. It can run in simple GPS receiver mode or in the differential GPS mode by means of available telecontrol channel. These are, no doubt, of great value for the navigation of pilotless aircraft     

Fiber-optic gyros and quartz accelerometers for motion control

In article the opportunity of use strapdown inertial navigation system (SINS) on the base of fiber-optic gyroscopes and quartz accelerometers corrected from star sensors and satellite navigation equipment (SNE) for perspective interplanetary spacecrafts motion control on phases of interplanetary trajectory insertion, trajectory correction, and braking during transition to Mars orbit is investigated. Results of onboard control complex accuracy characteristics estimation are presented at the given dynamic spacecraft scheme which is taking into account the liquid oscillations in tanks and structure elements elasticity. At modelling the errors of measuring devices installation, errors of SINS initial alignment and instrumental errors of SINS sensitive elements, variation of control engines parameters were taken into account. The structure of the developed complex of imitation modelling of interplanetary spacecraft controlled motion is resulted. Estimations of active flight legs realization accuracy were received by a method of statistical modelling of spacecraft controlled motion     

微型涡轮发动机燃油闭环控制起动方法

采用微压差方法进行燃油流量测量,达到低压损、高精度和快速响应的目的.设计了孔板式计量段,对不同节流孔径的计量段进行了标定试验.试验结果表明:在设定的测量范围内,节流孔两侧压差的平方根与流量成线性关系,与理论分析结果一致.在此基础上,研究微型涡轮发动机起动过程供油流量闭环控制问题.设计了单神经元PID(比例-积分-微分)控制器,对燃油流量进行了闭环控制试验.与开环控制方法相比,新的控制方法动态性能好,调节精度高.最后,采用单神经元PID控制器进行了微型涡轮发动机燃油闭环控制起动试验,显著提高了起动过程的快速性与可靠性.     

在飞行中进行风场估计

在飞行中如何获得较精确的风场信息,对于飞行导航、控制和管理系统的研究都是一个重要的、急需解决的问题。目前飞机上无高精度的风测量手段.为此,本文将卡尔曼滤波技术应用到风场估计中去,并提出了一个简单实用的风模型。仿真结果表明该方案是成功的。本文属某无人机航迹控制研究计划的一部分.从这一工程实例出发,详细说明了利用卡尔曼滤波技术进行风场估计的全过程,其中包括飞机地速的估计,风测量精度分析等内容。