无人直升机悬停姿态控制系统设计

显模型跟踪控制技术以特有的优点,在直升机控制中得到了成功应用。以样例无人直升机为控制对象,为其设计了基于显模型跟踪法的悬停姿态控制器,对显模型跟踪控制系统中的显模型模块、逆模型模块及反馈补偿模块作了详细的论述,并以俯仰通道和滚转通道为例,进行了悬停与小速度前飞的数字仿真和非线性仿真验证,取得了满意的控制效果。     

光伏电池工程模型及几种最大功率点跟踪算法的研究

利用Matlab/Simulink模块建立了光伏电池模型,通过此模型计算了相同光照不同温度和相同温度不同光照下的光伏电池输出I-V以及P-V特性,仿真结果表明了该模型的正确性。其次,以此为基础构建了光伏电池发电系统模型,通过此仿真模型比较了扰动观察法,电导增量法以及它们的改进算法。分析表明,扰动观察法的优点是跟踪算法简单,跟踪速度较快,采样精度要求低,但该方法并不能使系统真正工作在最大功率点,它会在最大功率点附近震荡;电导增量法的优点是根据光伏电池本身的电导和微分电导特性来判定最大功率点,系统可以快速跟踪最大功率点并且平稳输出最大功率,但该方法对采样的精度要求较高,对硬件和计算要求也较高;因此在实际应用中对于光伏系统最大功率点算法的选取需要综合考虑。     

含有非解析子模块的非线性系统控制

针对模型中含有非解析子模块的非线性系统,提出了一种预测控制的设计方法。首先建立了与传统广义预测控制(Generalized predictive control,GPC)的联系,探讨了针对含有非解析子模块的非线性系统控制对性能指标的选取原则,并由此推导出了最优预测控制器,并进一步讨论了控制器的实施问题。由于所提出的设计方法不需要对非线性系统求逆,因此具有较低的计算复杂度。对两节机械手臂的仿真研究验证了所提出的设计方法的有效性。     

旋流静态混合器内脉动壁压符号时间序列复杂度分析

为了研究旋流静态混合器内瞬态壁压非线性符号化特性,利用高速动态数据采集系统对直径为0.1m、长径比为2的旋流静态混合器内湍流脉动壁压进行测量.基于瞬态壁压序列的有限统计复杂性对3种符号化转换方法进行了评估,并优化了数据采样长度和小波分解尺度.分析发现动态法保留静态混合流动有效信息能力优于其他两种方法.运用动态法和db2小波相结合对l~15尺度下的压力波动信号进行多尺度符号化复杂度分析.实验研究表明:随着轴向位置的增加,系统的稳定性增强,相对复杂度降低.7.8125Hz以上信号随着流体微团脉动频率的降低其相对复杂度呈双曲线衰减,而0~7.8125Hz信号相对复杂度随信号频率的降低呈线性衰减,表明静态混合是一种具有宏观大尺度稳定性和局部小尺度不稳定的多尺度结构的流体动力学系统.     

MIMO非线性非最小相位系统的鲁棒跟踪控制

针对仿射多输入多输出非线性非最小相位系统,提出了一种新的鲁棒跟踪控制方案.用反馈线性化解耦系统输入输出关系,通过高增益状态反馈镇定系统外部动态,通过模型预测控制镇定系统内部动态,所设计的控制器能保证跟踪控制闭环系统的指数稳定性,且对系统参数扰动具有鲁棒性.仿真结果表明了所提出方法的有效性和优越性.     

基于调速法的交叉航路空域复杂度研究

目前基于航空器架次的空域容量评估方法很难映射出交通态势、扇区结构及管制员负荷之间复杂关系,采用复杂度评估空域系统运行能力是当前空中交通管理领域的研究热点。本文基于空域复杂度评估方法中的扰动分析思想,根据扇区实际运行中交叉航路、航班流随机到达等实际情况,建立扇区-航班流模型,采用调速法进行飞行冲突探测与解脱,进而定义交叉航路扇区空域复杂度计算方法,设计了瞬时和平均空域复杂度可视化表示方法,对预测和降低空域复杂度提供支持。仿真结果表明,该方法与基于航空器架次的评估模型相比更能反映出扇区交通态势微观特征,向空中交通管理提供了决策支持工具。     

基于VS-IMM算法的A-SMGCS场面运动目标跟踪

为实现先进场面运动引导控制系统中场面监视雷达对运动目标的跟踪,研究了将变结构交互式多模型(Variable structure interacting multiple model,VS-IMM)算法应用到该系统中。首先,根据飞机的真实运动情况建立了飞机的匀速运动、匀加速运动和匀速转弯运动模型;然后,针对固定结构交互式多模型(Fixed structureinteractive multiple model,FS-IMM)算法在目标跟踪方面的不足,结合机场地图,将VS-IMM算法应用到机场场面运动目标跟踪中;最后,基于扩展卡尔曼滤波将VS-IMM算法与FS-IMM算法进行仿真比较。结果表明:VS-IMM算法的跟踪精度及模型选择均优于FS-IMM算法,VS-IMM算法在场面跟踪方面具有更大的应用价值。     

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...     

航空公司不安全事件管理系统设计

目前国内外航空公司现有的不安全事件管理系统仍然存在着许多不足。本文首先对系统需求进行了分析。接着根据航空公司不安全事件处理流程，分析了系统应该实现的功能，并且将系统划分为网络报告模块、事件跟踪处理模块、统计分析模块和系统维护模块。最后，对系统中的主要字段进行说明。通过对系统总体的架构设计，对系统的具体实施具有指导性作用。     

基于强跟踪滤波器的多传感器组合测姿系统

当无人机机动飞行时,采用加速度计校正陀螺误差的测姿系统不能有效地修正陀螺漂移问题,为此提出了基于强跟踪滤波器的多传感器组合测姿系统.引入GPS速度信息、捷联加速度信息和角速率信息建立了基于欧拉角描述的融合测姿系统模型,采用强跟踪滤波器对姿态进行融合估计,有效地估计出陀螺的漂移误差,从而得到无人机准确可靠的姿态测量,同时可以修正无人机的运动速度.通过建立飞行仿真模型,在给定的飞行航迹段对所提出的多传感器姿态测量系统进行了仿真研究,结果表明:测姿系统能够有效地减小模型误差的影响,估计出陀螺的漂移误差,得到更加准确的姿态测量.     

基于“当前统计”模型的机载防撞系统自适应目标跟踪算法分析与仿真

分析了基于"当前统计"模型的自适应滤波算法原理,提出了将基于该模型的自适应目标跟踪算法应用到机载防撞系统,对目标飞机进行监视和跟踪.对飞机的不同加速度情况进行了目标跟踪的计算机仿真,证明了算法在机载防撞系统中应用的可行性.     

瞬态热传导问题的隐式EBE并行算法

结合有限元法,研究了ＥＢＥ策略在热传导问题并行计算方面的应用,给出了瞬态热传导问题的隐式ＥＢＥ并行算法。根据所用ＣＰＵ个数并行计算单元刚度矩阵,而总刚度矩阵Ｋ不需要组装,仅在“单元级”上进行各种计算。就模型实验规模１０２４阶而言,机器存存储量比传统算法降低了４０％左右,在拥有共享内存的并行计算机Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ上的数值实验表明,问题的规模越大,并行效率越高,所给算法非常有效。     

基于神经网络的一类非线性系统自适应回馈递推控制

文章针对一类非线性系统,研究了一种基于回馈递推法的自适应神经网络控制方法.首先基于隐函数定理和中值定理推导出模型跟踪误差的动态特性,再利用多层感知器神经网络并设计适当的权值调整规则使其能够自适应的逼近和补偿误差提高系统的鲁棒性.基于Lyapunov方法证明了闭环系统所有信号有界且跟踪误差收敛到一个很小的邻域,所得到的闭环系统是一致稳定的.仿真结果验证了所研究算法的有效性.     

飞行模拟器运动平台关节空间自适应模糊控制

提出了一种飞行模拟器并联运动平台的轨迹跟踪算法,用来补偿由于分支执行器力矩饱和所引起的轨迹偏移和控制器性能的下降。该算法分为实时轨迹修正模块和关节空间控制器模块两部分。对于任务空间中的参考运动轨迹,如果任何分支执行器发生饱和现象,实时轨迹修正模块将利用运动平台的动力学模型对参考加速度进行修正,同时在非饱和状态下补偿饱和修正所带来的参考轨迹与修正轨迹之间的偏差。关节空间控制器模块以饱和修正轨迹作为输入,使用计算力矩控制器并结合了带饱和补偿的模糊干扰观测器和分支速度观测器,使得存在外部干扰和无分支速度测量情况下,控制器能保证稳定并保持良好的跟踪特性。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于DSP高精度时钟同步系统设计

在实际应用的电子设备中,如果处在不与外界互联网通信的情况下,其计量时间的方式是以设备中的晶振若干个周期作为时基来计量的。由于晶振受温度、湿度、电磁干扰、机械振动与冲击、电源波动等因素的影响,标称值与实际值就会存在不吻合的现象,从而导致运行一段时间后不同的时钟模块走时的不一致。针对这一问题,作者提出了对应的自适应同步控制算法,并完成了时钟同步系统的设计。该系统由一个主时钟模块和多个被校钟模块构成,控制芯片都是采用DSP微处理器C2000系列中的TMS320F28335。各时钟模块都采用了恒温晶振,为了方便做对比,多个被校钟模块选用了不同参数的恒温晶振。主时钟模块与多个被校时钟模块之间的同步信号采用光耦传输,一分钟同步一次。系统完成的实际测试结果表明系统运行到稳态时主时钟和被校时钟之间的时间误差都可以精确到±2.5μs以内。     

基于FPGA的火箭发动机多路时序点火系统设计

传统固体火箭发动机测控电路采用固态继电器或PLC控制,响应时间长、时间控制精度低,同步性不高,针对某固体火箭发动机多路时序点火测控信号同步性要求,以FPGA为核心架构,计算机、硬件调理电路等部分组成通用火箭发动机测试平台,设计点火时序控制系统,对点火、采集系统同步触发、设备启动等多路信号进行时序控制。FPGA设计部分主要有3个模块组成:计数器模块,NIOSII模块,计数比较输出模块。计数器模块控制时间延时,NIOSII模块控制通信部分,计数比较模块控制信号输出。系统使用50 M的有源晶振,设计中FPGA内部的逻辑线路延时为ns级别,基本能满足μs级的延时要求。经测试结果表明多路同步时序精度达到ns级,实验使用Modelsim与Quartus II进行联合仿真,仿真的结果与实际测量的结果相吻合,点火同步信号误差为5.8 ns,满足发动机点火复杂时序控制要求,满足了多级多参量发动机点火时序要求,并得到成功应用。     

一种有效的多Transputer系统的并行算法——ABC法

本文讨论了多Transputer系统的一种有效的并行算法——ABC法。这种算法有三种基本相组成:聚集数据相(A相)、通讯相(B相)和计算相(C相)。在这三相中,B相最为关键,因为它直接关系到算法的成功和效率。本文通过对ABC法的计算复杂度、通讯复杂度、加速比和效率的分析,发现ABC法的效率与通讯复杂度和计算复杂度的比直接相关;该比值越小,则效率越高。因此对于通讯复杂度/计算复杂度较小的问题,ABC法是一种有效的方法。研究ABC法,就是要研究降低通讯复杂度与计算复杂度的比值的措施。为此本文专门讨论了ABC法的实施策略。 ABC法及本文提出的实施策略已被成功地用来并行处理线性方程组的直接解法问题。实例表明,本文得出的结论是正确的,对于满阵线性方程组,阶越高,ABC法的效率越高。这是因为阶越高,通讯复杂度/计算复杂度越小的缘故。     

一类非线性系统的模糊自适应跟踪控制

针对一类非线性系统，把模糊T—S模型和自适应模糊逻辑系统两种模糊逻辑方式结合起来，提出了一种基于观测器的跟踪控制方案。首先，应用模糊T—S模型对非线性系统建模，设计观测器用来观测系统状态；由线性矩阵不等式得到模糊模型的控制律。其次，构建了自适应模糊逻辑系统；应用基于权值、中心和宽度三个参数可调节的自适应模糊逻辑系统作为补偿器来补偿建模误差。文中证明了闭环系统满足期望的跟踪性能，实现了跟踪目的。两连杆机械臂的仿真结果表明该方案消除了建模误差对跟踪的影响。     

一种改进的隐私保护关联规则挖掘算法

部分隐藏的随机化回答方法是基于关联规则数据挖掘的隐私保护算法,针对该算法在重构频繁项集支持度上的指数级时间复杂度导致算法执行效率下降的不足,采用分治策略和集合运算方法对该算法进行改进,消除重构数据的指数级运算。改进算法降低了算法的时间复杂度并有效提高了执行效率。仿真实验与分析表明了改进算法的有效性。     

基于未知状态估计器和改进跟踪微分器的柔性关节预设性能反演控制（英文）

为解决由模型不确定性和外部未知干扰导致的柔性关节系统控制偏差问题，提出一种基于未知状态估计器和跟踪微分器的预设性能反演控制方法。设计一种基于低通滤波器的未知状态估计器，该估计器仅依赖于模型的名义值即可估计集总扰动。构造了一种新的有限时间收敛预设性能函数，并基于该函数设计反演控制器，用于在保证闭环系统所有信号有界的情况下，使关节跟踪误差在约定时间内收敛到预定的任意小区域。为避免反演控制器的微分爆炸问题，设计基于改进Sigmoid函数的跟踪微分器来估计虚拟控制律的微分信号。仿真结果表明，在未建模动态和外部未知干扰的影响下，所提方法能够保证关节跟踪误差在有限时间内收敛到任意给定范围，有效提高了柔性关节的瞬态和稳态性能。