Trajectory tracking control of a VTOL unmanned aerial vehicle using offset-free tracking MPC

Designing a stable and robust flight control system for an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is an arduous task. This paper addresses the trajectory tracking control problem of a Ducted Fan UAV (DFUAV) using offset-free Model Predictive Control (MPC) technique in the presence of various uncertainties and external disturbances. The designed strategy aims to ensure adequate flight robustness and stability while overcoming the effects of time delays, parametric uncertainties, and disturbances. The six degrees of freedom DFUAV model is divided into three flight modes based on its airspeed, namely the hover, transition, and cruise mode. The Dryden wind turbulence is applied to the DFUAV in the linear and angular velocity component. Moreover, different uncertainties such as parametric, time delays in state and input, are introduced in translational and rotational components. From the previous work, the Linear Quadratic Tracker with Integrator (LQTI) is used for comparison to corroborate the performance of the designed controller. Simulations are computed to investigate the control performance for the aforementioned modes and different flight phases including the autonomous flight to validate the performance of the designed strategy. Finally, discussions are provided to demonstrate the effectiveness of the given methodology.     

Evaluation of airborne data link communication

An experimental prototype of a cockpit data link communication interface (modified Navigation Display (ND) and Multi-purpose Control and Display Unit (MCDU)) was developed and tested in an Airbus A340 Full Flight Simulator. 8 crews (16 professional pilots) performed simulator flights in a mixed voice and data link scenario. After each experiment video recordings were presented to the pilots and they were asked to estimate subjective strain (NASA task load index) and situational aspects retrospectively. Results show an increase in subjective strain and a decrease of ‘feeling of sovereignty’ and situation awareness under data link conditions. The effect is similar to the one caused by higher workload.     

基于灰色预测的加速试验机理一致性判定方法

确定失效机理一致性条件是保证加速试验正确性的前提之一.由于现有的一致性判定方法只能利用加速试验数据,不能指导加速试验设计,因此需要一种基于强化试验数据的一致性判定方法.针对工程中强化试验数据少的特点,选取可以处理少数据的灰色预测,给出了一致性判定的新方法及流程.该方法通过将灰色预测中的GM(1,1)和等维新息模型相结合,找出强化试验数据的趋势改变点,在加速试验之前得到机理一致性变化的条件.通过在加速度计中的应用案例,验证了该方法的可行性.     

嵌入式实时操作系统在运载火箭中的应用研究

操作系统的作用随着飞行控制功能的不断增强而逐渐体现出来。本文结合我国运载火箭飞行软件的发展,梳理出可以考虑采用操作系统的前提条件,对使用操作系统的优劣进行了客观分析。针对飞行控制的典型应用,提出了适宜操作系统承担的基本功能。在此基础上,较为详细地介绍了操作系统中故障与设备状态管理功能的实现,并通过共享资源的使用对如何有效发挥操作系统多任务管理的作用进行了示例。     

基于DSP的航空发动机分布式控制

在航空发动机分布式控制系统的研究过程中,为保证系统的可靠性,对通讯总线的实时性和确定性提出了更高的要求。在现有航空发动机分布式控制系统CAN总线的研究成果基础上,提出将时间触发TTCAN总线应用于发动机分布式控制通讯总线的设想。针对航空发动机分布式控制系统平台讨论了TTCAN总线可行的通讯方案,给出TTCAN网络节点详细软件和硬件设计,并建立了通信试验平台。试验结果表明:TTCAN总线对于航空发动机分布式控制系统而言具有良好应用前景。     

航空发动机寿命延长控制综述

传统航空发动机控制系统设计,只关注发动机性能,而寿命延长控制(Life Extending Control,LEC)将发动机寿命纳入到发动机控制系统设计要求中,以期在控制系统中解决寿命问题.在总结国外相关文献的基础上,简要回顾了航空发动机寿命延长控制的研究背景和价值;详细阐述了发动机寿命延长控制实现策略及其关键技术;并对航空发动机寿命延长控制结构进行介绍,提出多级延寿控制系统结构以解决控制器冲突问题;结合国内状况,针对发动机寿命延长控制技术给出一些建议.     

一种飞机操纵面驼峰型颤振随高度变化特性研究

飞机操纵面旋转和安定面弯曲模态频率较近时易耦合形成一种速度阻尼特性随高度显著变化的驼峰型颤振。某飞机垂尾颤振分析表明超过一定高度后驼峰型颤振分支阻尼峰值会超过结构阻尼系数,成为临界颤振型,并且随飞行高度增加阻尼峰值迅速增加。针对上述情况采用了三种方案抑制驼峰型颤振,算例表明降低30%安定面弯曲刚度,增加25%结构质量,操纵面旋转频率增加60%以上均能有效抑制高空驼峰型颤振。     

民用飞机辅助发电机多功能试验装置的设计与实现

根据民用飞机辅助发电机(APU GEN)试验需求,设计并实现了专用于APU GEN试验的APU GEN多功能试验装置,该装置可远程操控,不仅具有冷却功能和加热保温功能,而且还具有润滑油流量连续可调节功能、联锁控制以及保护功能,能较好地满足APU GEN的试验需求。该装置的成功实现,不仅保障了民用飞机电源系统设计验证工作,而且还积累了我国民用飞机电源系统试验配套设施研制经验,对我国民用飞机电源系统试验具有重要的指导意义。     

基于故障观测器的无人机直接自修复控制

提出一种基于故障观测器的无人机直接自修复控制。首先,根据系统本身存在的故障,设计了一个非线性故障观测器对其进行观测。其次,设计了一个快速终端滑模面和直接自修复控制器,将指数函数和符号函数引入到新型滑模面里。同时引入了自适应技术,对不确定的故障估计其上界。最后,通过对无人机进行了相应的仿真数值验证得出所提方法的有效性。     

故障树分析法在飞机客舱电气设备的排故应用

从故障树分析法的原理出发,对飞机客舱电气设备的故障原因进行分析,力求总结出一套专门针对飞机客舱故障解决有效方法.