无人机零长发射动态特性分析及控制律设计

针对如何提高无人机零长发射安全性的问题,以某型无人机为研究对象,对火箭助推起飞阶段受力情况进行分析,并考虑火箭脱落前后质量和重心变化影响,建立其动力学模型。仿真研究了发射角、火箭冲程、火箭安装角和火箭推力线偏差等发射参数对发射动态过程的参数影响敏感性。设计了基于姿态控制增稳的起飞控制律和控制策略。仿真结果表明,选择合适的发射参数并严格控制火箭安装偏差范围,在此基础上,尽早启动舵面参与姿态控制可明显改善发射姿态,提高非标状态下零长发射安全性。研究结论可为无人机零长发射起飞提供技术支持和依据。     

小型固定翼无人机零长发射参数安全边界研究

针对小型螺旋桨无人机零长发射仿真需求,建立了完善的发射仿真数学模型。助推火箭安装角关系到无人机发射安全,是无人机推力线吊挂工作中最重要的调整参数。结合某型无人机,实例仿真了助推火箭推力线纵向、侧向偏离重心等各种工况的发射过程,确定了火箭安装角偏移量安全边界,可作为实际推力线吊挂工作的依据。     

影响螺旋桨式无人机安全发射的诸因素

根据无人机的零长发射原理,通过多个型号的发射仿真计算和发射试验分析,详细探讨了影响无人机安全发射的固有参数和外部参数,总结出影响螺桨式无人机安全发射的主要因素有：单发螺旋桨的反扭矩,火箭推力线相对重心的位置,火箭安装角,机体发射角,舵机死区及发射环境等。最后,以发射安全高度、速度、过载为约束条件,给出了火箭总冲、推力线位置、火箭安装角、机体发射角、发射风向和风速等参数的确定方法,该方法对保证无人机     

无人机发射过程建模与控制方法研究

考虑火箭助推器的推力和螺旋桨发动机产生的反扭矩对起飞过程的影响,建立了无人机发射过程的非线性数学模型。针对无人机在火箭助推起飞过程中存在的安全隐患,在飞行控制律中设计了针对升降舵的抗饱和补偿器。利用线性矩阵不等式理论,分析了该补偿结构的闭环稳定性,并给出一种抗饱和补偿增益的计算方法。最后,通过对零长发射过程进行非线性模型数学仿真,验证了该补偿结构的有效性和可行性。     

某小型无人机控制律设计

切换控制律结构和参数是工程中常用的用来解决无人机非线性控制问题的方法。然而,传统切换方法极其依赖于设计者的工程经验。为此,结合某空中投放无人机的控制需求,作者设计了姿态拉起控制律和空中巡航控制律,并将模糊聚类划分与调度理论引入到控制律设计过程。本文首先针对样例无人机垂直投放的情况,设计基于角速率的拉起控制律。然后,应用GK(Gustafson-Kessel)模糊聚类划分算法计算全包线典型线性模型,对典型模型运用根轨迹的方法设计巡航控制律,在配平附近区域获得较好的控制品质,并结合划分得到的隶属度函数设计基于TS(Takagi-Sugeno)模糊模型的增益调度机制,在包线范围内根据飞行状态调节控制律参数。最后,进行了仿真验证。     

某无人机纵向控制律的最优控制器设计及仿真

控制律的设计直接影响无人机的飞行品质.针对无人机的要求,把飞行控制系统的纵向运动分为俯仰角速率、俯仰角和高度控制三个回路,采用最优控制器方法进行PID控制器设计,避免了经典控制理论中根轨迹法需要试凑的缺点.通过编写OCD程序并在Matlab中进行仿真,结果表明,所设计的无人机飞行控制器响应速度快、超调量小,效果有明显改善,飞行品质达到1级要求,并可大大节省设计时间,为进一步研究多输入多输出控制器提供了依据.     

基于试验设计的无人机火箭助推起飞参数敏感性分析与优化

针对火箭助推起飞参数敏感性分析和优化问题,提出了田口法结合响应曲面法的试验设计(DOE)分析方法。首先,基于田口法生成正交试验表,仿真计算各试验样本下助推火箭脱落时无人机的离地高度、速度、俯仰角和俯仰角速度等响应变量,通过极差分析确定各起飞参数敏感性和重要度排序。然后,基于响应曲面法建立回归数学模型,给出起飞参数多目标组合优化和允许误差边界预测结果。最后,通过试飞验证了该方法的合理性和可行性。所提方法可为无人机火箭助推起飞参数敏感性分析和优化提供参考。     

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。     

简化模型下的舰载无人机着陆控制律设计与仿真

讨论一种结合升降速率和推力控制的舰载无人机着舰的方法。结合国内某型无人机,首先介绍了舰载无人机的自动着舰系统,并分析和设计基于俯仰姿态的升降速率控制系统的控制律;然后进行母舰的数学模型简化;再次进行了推力控制系统的分析与控制律设计;最后在考虑飞行控制系统和发动机推力控制系统的条件下,对控制律进行设计与仿真,并提供仿真结果。     

靶机零长发射过程中的刚柔耦合动力学分析

针对无人靶机零长发射起飞的动力响应问题,基于刚柔耦合动力学建立靶机零长发射的靶机-火箭-发射架动力学模型,考虑靶机与滑块、火箭的连接接触关系及气动载荷、发动机推力的作用,分析靶机零长发射过程中机身、机翼在火箭推力冲击作用下的动力学响应,得到了靶机起飞过程中的姿态与强度特性,并探讨发射参数(油箱载荷、发射角度及重心偏差)...     

无人机自主编队制导律设计

自主编队是无人机集群作战的关键技术.提出了一种基于视线的三维无人机双机与多机自主编队方法.制导律采用横纵分离的经典PD控制方式进行设计,建立了加入制导律的双机、多机的质点相对运动学模型,通过求解该模型在平衡点处的雅克比矩阵的特征根,来判断制导律的稳定性.仿真结果表明:设计的制导律能有效导引无人机构成编队,并保持编队飞行.     

跟踪微分器在某无人机定高控制律设计中的应用

首先论述了某型无人机本体特性和所用传感器精度。基于一个飞行试验平台,重点讨论用PD控制和跟踪微分器进行纵向定高控制律设计,分析比较了用这两种控制律设计的高度保持响应特性。研究表明,应用跟踪微分器设计定高控制律,高度稳态精度好、响应时间快。     

涵道风扇无人机增稳控制律设计与仿真

针对小型涵道风扇无人机本体不稳定特性,设计增稳控制律并通过仿真进行了验证。利用软件CATIA建立三维模型,并制作出实体模型。对模型进行受力分析,建立涵道风扇无人机六自由度动力学模型。在所建模型基础上,设计增稳控制律,包括姿态控制律及轨迹控制律。建立非线性仿真模型,通过Matlab／Simulink仿真对所设计的控制律有效性进行了验证。仿真结果表明,所设计的控制律达到了增加涵道风扇无人机稳定性的目的。     

飞行器控制律设计方法发展综述

综述了飞行器控制律设计方法的研究和应用状况。首先简述了现代控制理论的发展状况,然后给出最优控制法、特征结构配置法等线性设计方法和非线性反馈线性化、非线性H∞优化与μ综合鲁棒控制、滑模变结构控制、反步控制、神经网络控制、自适应控制等非线性设计方法的特点及其在飞行器控制律设计上的限制,最后分析总结了存在的问题及未来的发展方向。     

无人机控制律仿真

文中将粒子群优化算法及动态逆控制方法,应用到无人机控制律的设计与仿真验证中。设计了动态逆控制律及其仿真,引用了基于动态逆控制理论的无人机控制律。应用动态逆控制(Dynamic Inversion Control,DIC)技术,设计了姿态角速率回路与姿态角回路,作为无人机控制系统的内回路;应用PID (比例、积分、微分控制技术,设计了三轴位移回路,作为控制系统的外回路。通过PSO优化算法及样条函数,设计了符合无人机使用要求的航迹曲线。最后,对航迹点进行样条插值,得到平滑的航迹曲线。对无人机控制律响应与航迹跟踪,进行了综合仿真验证。仿真结果表明,所设计的无人机控制律,在允许精度的范围内,跟踪无人机预定航迹效果良好,满足无人机飞行控制需求。     

一架飞机大迎角控制律设计验证

本文将分支与突变理论方法(简称BACTM)应用于飞机与飞行控制系统相组合的高阶模型,利用局部寻优的方法验证设计了迎角限制器,并且给出了操纵限制。在分析了飞机的气动特点之后,验证设计了相应的防尾旋模块,得出的结果与国外先进的同类飞机的结果相近.     

某型直升机侧向制导系统控制律设计

飞机导航系统改装时,如何使先进的导航系统与原机的自动驾驶仪交联,使飞机具有侧向制导能力,是目前国内飞机改装设计中有待研究的主要课题之一。本文系统介绍了解决这一课题中控制律仿真设计方法。     

基于光学导引的无人机自动着陆控制系统设计

针对目前无人机采用的某些着陆导引方式存在的覆盖面积小、易受干扰等缺点,设计了基于光学导引系统的无人机自动着陆控制系统.建立了某型无人机的纵向和横侧向的线性方程,结合光学导引系统的性能指标提出了光学导引自动着陆系统的总体结构,设计了理想下滑轨迹和自动着陆控制律方案,将光学导引系统和自动着陆控制系统结合在一起,运用经典PI...     

基于能量获取的小型无人机飞行控制研究

探讨了小型无人机如何通过从大气扰动中获取能量来达到提高航程航时的目的.基于纵向质点模型建立了纵向运动学模型以及动力学模型,在此基础上得到飞行单位距离的能量改变量的函数,构造优化模型把能量获取问题转化为轨迹优化问题,并引入稳定平衡条件进行求解,同时进行控制律的设计,并在Matlab/Simulink中对模型以及控制律的有效性进行了仿真验证.