多无人机编队飞行气动耦合仿真

针对多无人机紧密编队飞行中的气动耦合问题,提出了一种基于涡流模型分析和计算流体力学(CFD)仿真相结合的气动耦合研究方法.该方法首先在分析长机尾涡对僚机产生诱导速度的基础上,分别建立了僚机气动增量、两机相对位置及相对方位的数学模型,进一步通过仿真计算得到编队飞行时的最佳间距,最后利用CFD对长机与僚机间的气动耦合效应进行了仿真.结果表明:X-47B无人机按此间距编队飞行时,僚机的升阻比从5.4774提高到7.2231.     

冲压式翼伞气动性能研究

随着计算流体动力学(CFD)的发展、空投系统以及航天器回收过程对定点回收精度要求的提高,精确计算冲压式翼伞的气动参数必不可少。首先,采用有限体积元法求解N-S湍流模型的κ-ε控制方程,对NASA兰利研究中心采用的三维翼伞进行了气动性能分析,验证了方法的可行性;然后将该方法应用于某型翼伞中,分析了翼伞周围的绕流特性,得到了不同迎角来流条件以及伞衣后缘不同程度下偏的气动力数据,为翼伞系统的数学建模提供了准确的参数,从而克服了传统经验公式获得气动参数不准确的缺点。     

基于A~*定长搜索算法的多无人机协同航迹规划

基于多无人机同时作业情况下的航迹规划问题,提出了一种A*定长航迹搜索算法.该算法通过选择代价值最接近给定值的节点作为最佳节点,得到定长规划航迹,接着进一步通过限定最佳节点的选择范围,改善了航迹的可飞性.仿真结果表明,利用该算法规划的定长航迹长度误差可以控制在1.4％以内,协同航迹长度误差可以控制在0.8％以内,能够满足多无人机同时到达的一般要求.     

联合卡尔曼滤波在无人机组合导航中的应用

提出了一种适合某型无人机GPS/Radio/DR组合导航的联合卡尔曼滤波方案.利用残差χ2故障检验法,在故障分析的基础上,设计了一种信息分配和故障处理方法.针对某型无人机结构和飞行特点,建立了包含位置信息的直接法卡尔曼滤波模型.经过仿真试验,验证了该方法的可行性.     

基于无人机空中加油的目标追踪算法

针对传统粒子滤波耗时长以及遮挡条件下易丢失目标的缺点,提出了一种基于MS(Mean Shift)聚类的抗遮挡粒子滤波目标追踪算法。该算法结合经典粒子滤波理论,对重采样之后的粒子群进行MS聚类分析,在此基础上提出了加入空间信息的目标概率密度估计方法来描述目标模型,用少量的粒子高效地追踪目标;当目标被严重遮挡时,采用Kalman预估确定目标位置;最后对目标模板进行更新。结果表明,提出的算法在复杂有遮挡的条件下具有很好的追踪准确性与鲁棒性,可以满足实时性要求。     

基于CFD的软式空中加油锥套气动特性研究

无人机空中加油缺少人为的观测与控制,若要进行自主控制下的空中加油,获取精准的气动数据则十分关键。基于CFD研究了国外某型锥套的气动特性,通过改变锥套支撑臂数量、空速以及稳定伞面积3个因素,构建了不同的三维子模型。利用数值计算分析了其对锥套气动参数的影响,并探究了影响规律。仿真结果表明,支撑臂数量和稳定伞面积均会影响阻力系数,而空速对阻力系数几乎没有影响。该方法可以用来预测影响因素发生变化时锥套阻力系数的变化趋势,为分析锥套气动特性提供了理论依据。     

基于MATLAB的某自动驾驶仪测试系统的实现

给出了一种对某直升机自动驾驶仪进行闭环测试的新方法。基于MATLAB的Real Time Windows Target 工具箱可实现对系统硬件资源进行操作的功能，文中采用了数据采集卡、数字-自整角机等元件构建了硬件测试环境，同时在Simu Link工具箱中建立了系统模型，并利用MATLAB的GUI工具编制了用户界面。从而在使用MATLAB开发测试系统时，除了利用其数据处理和图形显示的功能外，还可以使用其对硬件操作的功能。通过对实时测试结果的分析，验证了该方法的可行性和方便性。     

基于LQR技术的无人机纵向控制律设计

以某型无人机为控制对象,采用改进性能指标的输出反馈LQR技术进行无人机纵向控制律设计,简化了设计的复杂性。利用获得的控制律进行数字仿真及半物理仿真验证,结果表明,无人机的俯仰角响应能在6 s后进入稳态,稳态误差为0,超调量小于20%;在整个仿真过程中,空速变化非常小,在25 s左右达到稳态,达到了设计指标要求,从而证明该方法的简便可行性。     

受油机指定时间姿态稳定控制

针对空中加油任务受油阶段受油机姿态稳定的需求，考虑受油机时变转动惯量、不确定转动惯量和风干扰的影响，提出了一种受油机指定时间姿态稳定控制策略。首先，建立了含时变转动惯量、内部不确定性和外部扰动下的受油机姿态动力学和运动学模型；其次，为了提高姿态稳定的快速性和确定性，使用指定时间稳定理论作为基础，设计了受油机姿态稳定鲁棒滑模控制器。与现有受油机控制策略相比，所提出的控制器优势在于可确保受油机在指定的时间内实现姿态稳定。同时，收敛时间显式存在于控制器参数中，设计者可根据任务需求和执行机构的物理限制，在允许的范围内自由调控。李雅普诺夫稳定性分析和数字仿真结果表明，该控制策略具有良好的控制性能，可实现指定时间稳定。