断开垂直陀螺的无人机纵向控制技术研究

为适应低成本、小型化无人机发展趋势,提出了断开垂直陀螺,仅采用角速率陀螺、GPS和大气机的简化配置控制思想,形成了基于高度控制的爬升、平飞、下滑纵向控制策略,设计了缺少俯仰角信号时的高度控制方案,并分析了控制方案的理论依据。利用某小型无人机进行了简化配置纵向控制律设计,分析了控制系统的频域特性和时域特性,对其控制性能进行了考察。通过与传感器完整配置下的常规控制律对比分析表明,对于纵向静稳定性较好的无人机,该简化配置控制策略是可行的。     

重复使用运载器基于轨迹线性化的俯仰角控制

为了改善重复使用运载器末端区域能量管理段的控制系统性能,提出了一种基于轨迹线性化的俯仰角控制回路结构,该结构由伪逆模型前馈和反馈控制组成.根据瞬时平衡的定义,沿轨迹剖面线性化,获得了伪逆模型的设计方法,形成俯仰控制结构.以高空超声速飞行为例,进行了俯仰角控制设计,并与常规反馈控制相比较.结果表明,基于轨迹线性化的俯仰角控制,可以改善控制系统的动态性能,减小反馈回路的负担,降低积分饱和的可能性.      

无动力自动着陆轨道的鲁棒性分析

文中定义了能量梯度的概念,作为评价能量积累和消耗能力的指标。针对跨大气层飞行器对象特性的特点,重点讨论了气动参数的不确定性存在时的着陆点性能、整个下滑轨道容许的气动参数的不确定性范围和对初始动压的抑制能力,结果表明下滑轨道具有较好的鲁棒性。     

重复使用运载器无动力投放自适应制导技术

为了研究重复使用运载器小升阻比无动力飞行时的制导技术,以投放着陆为背景,提出了一种基于轨迹在线生成的自适应制导技术.这种制导技术主要解决在线轨迹生成技术、自适应制导策略和制导规律问题.首先设计了自适应制导系统的体系结构,将在线轨迹生成技术、自适应制导策略和制导规律集成在一个框架中.在线轨迹生成技术充分考虑了重复使用运载器的飞行能力,根据当前的飞行状态和末端期望的飞行状态,在线规划轨迹剖面,产生一个物理上可飞的、稳定的轨迹剖面,并给出了设计方法.将轨迹生成与制导策略相结合,形成了具有一定自适应能力的制导回路.最后以某验证机为例,对在线轨迹生成、制导策略和制导规律进行了集成仿真.仿真结果表明,基于轨迹在线生成的自适应制导系统具有一定的自主性、鲁棒性和工程实用性.     

无人机简化配置控制技术研究

提出了一种仅采用垂直陀螺和GPS的简化配置控制方案，形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰／滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于GPS信号更新率(1Hz)较低，利用无人机运动学之间的内在关系,给出了高度、航向、位置反馈信号的融合算法。这些反馈回路的控制增益均采用改进的输出反馈LQR设计技术,该技术简化了权矩阵的选择。对比研究表明，对于自身稳定性较好的无人机，该简化配置方案能够实现姿态控制、高度控制和航迹控制。     

舰载无人机撞网回收自适应制导技术

针对无人机自动着舰撞网回收过程中目标舰船处于运动状态的特点,借鉴导弹导引律的比例导引法提出了基于视线角的制导律,并引入反步法的设计思想以提高制导律的自适应性。基于视线角的制导律使无人机的轨迹倾斜角变化率与视线角变化率成比例,通过控制视线角来跟踪下滑轨迹倾斜角。采用该导引律可以减小无人机运动对目标舰船参数变化的敏感性,从而获得较为稳定的下滑轨迹。仿真结果表明了该制导律的可行性,并且该制导律具有较强的鲁棒性。     

小型无人机姿态回路的简化配置控制系统设计

提出了无人机的最简控制设计思想，并就姿态回路进行了两种最简控制结构（PI型、PID型）的设计。为了提高最简控制性能和设计效率，将输出反馈LQR控制理论进行了改进，使其能够解决飞行控制的跟踪问题。通过对某无人机姿态回路的最简控制设计表明，姿态回路的最简控制策略是成功的，控制系统的性能取决于最简控制结构，输出反馈LQR不仅具有很高的设计效率，而且能对最简控制结构进行规范描述。