Modeling and Backstepping-based Nonlinear Control Strategy for a 6 DOF Quadrotor Helicopter

In this article, a nonlinear model of an underactuated six degrees of freedom （6 DOF） quadrotor helicopter is derived on the basis of the Newton-Euler formalism. The derivation comprises determining equations of the motion of the quadrotor in three dimensions and approximating the actuation forces through the modeling of aerodynamic coefficients and electric motor dynamics. The derived model composed of translational and rotational subsystems is dynamically unstable, so a sequential nonlinear control strategy is used. The control strategy includes feedback linearization coupled with a PD controller for the translational subsystem and a backstepping-based PID nonlinear controller for the rotational subsystem of the quadrotor. The performances of the nonlinear control method are evaluated by nonlinear simulation and the results demonstrate the effectiveness of the proposed control strategy for the quadrotor helicopter in quasi-stationary flights.     

Gap准则在Ⅱ型PIO预测中的应用

针对Ⅱ型PIO(Pilot Induced Oscillations)严重威胁先进战斗机飞行安全的问题,提出运用Gap准则对纵向Ⅱ型PIO进行预测.建立了舵机速率限制的正弦输入/三角输出描述函数模型,改进了Neal-Smith驾驶员模型.提出运用描述函数法研究Ⅱ型PIO的产生机理,推导了非线性人机系统失稳公式,得到了Gap准则的一般计算方法.应用Gap准则对某型飞机纵向Ⅱ型PIO敏感性展开了研究,并进行了时域仿真验证.结果表明:Gap准则物理意义明晰、结果直观、计算高效,能有效地预测Ⅱ型PIO的发生.研究结果可为先进战斗机飞行控制系统的设计提供重要理论依据.     

非完整链式系统的全局连续K指数镇定

为非完整链式系统提出了两种全局连续反馈控制律,即连续时变反馈控制律和动态时不变反馈控制律.第1种控制律通过引入一个与状态初值有关的指数衰减项,来保证控制律的连续性和渐近性.第2种控制律通过引入一个可自由设定初值的辅助状态,来保证系统的可控性以及控制律的连续性和渐近性.这两种控制律可以保证系统所有状态以指数速度渐近地、连续地收敛到原点,克服了以往控制律不能同时具有连续性、渐近性和指数收敛速度的缺陷.所得控制律应用于移动机器人系统和一个4维链式系统的镇定,仿真结果表明:状态轨迹和控制轨迹的光滑度和收敛速度都要优于以往控制律.      

异步双卫星MIMO系统中的空时编码方案

双卫星多输入多输出（MIMO,Multiple-Input Multiple-Output）系统中不同路径间传播时延的差异会造成接收信号不同步。针对该系统中接收信号不同步问题,提出一种时间反转全码率全分集空时编码方案。该方案中对发送的符号序列进行空时编码后,利用交织改变符号向量发送的时间顺序并对发送数据进行分组。将其中一组数据进行时间反转并插入保护间隔,使接收机在信号不同步的情况下仍然能够获得全码率和全分集增益,同时保留低复杂度最优译码算法的适用性。仿真结果表明,与传统方案相比,提出的空时编码方案能够获得最优的性能。另外,系统采用高阶调制方式或信道条件较差时,该方案的性能增益更大。     

脉冲型逻辑切换飞行系统的制导控制律设计

探讨了气动舵面和侧向喷流复合控制模式下拦截弹飞行系统的制导与控制.由于高空气动力不足,同传统的只装配气动舵面的拦截弹相比,为改进对于机动目标的拦截精度,将侧向喷流装置引入以增加导弹的机动能力.使用脉冲型混杂切换系统对侧向喷流导弹动力学进行描述;滑模制导律和决定侧向喷流装置开启策略的逻辑切换律被提出用于产生期望制导指令.仿真和比较证实:滑模制导律和逻辑切换律对目标机动敏感,末端脱靶量很小(<0.1 m),拦截弹动能碰撞杀伤目标.      

光纤通道技术在航电系统中的应用

根据航电系统对总线和网络的需求,介绍了光纤通道的特性,对当前几种典型的总线和网络进行了分析和比较,指出在综合航空电子系统中采用光纤通道作为系统互连网络是一种很好的选择,并介绍了系统通信过程的设计。     

具有独立失效模式的多自由度非线性振动系统的可靠性分析

 对不考虑失效模式相关性的多自由度非线性随机振动系统可靠性进行了研究。在结构系统响应和状态函数的前四阶矩的一般数学表达式的基础上,使用 Edgeworth级数把未知响应和状态函数的概率分布展开成标准的正态分布表达式,并放松了对随机参数的分布概型和激励类型的限制,从而确定了系统的可靠度。     

结构随机跳变系统的自举滤波方法

针对在结构随机跳变系统的滤波中存在的“基础结构失真”问题,提出了一种对系统结构的非线性、系统状态和噪声的分布形式不再限制的滤波新方法。并就该方法的性能同目前广泛应用的滤波方法做了仿真比较,仿真结果证实了该方法的有效性及其优良性能。     

MIMO信道空时联合功率优化

文章给出了评价MIMO信道质量的空域和时域准则,分别以MIMO系统各态历经容量最大化和中断容量最大化为目标,提出了空时联合的功率优化算法。对于各态历经容量最大化,采用空域和时域联合注水;对于中断容量最大化,在空域采用注水,时域上根据信道质量,仅分配满足一定中断概率要求的发射功率。仿真结果表明,空时联合优化与传统的空域注水得到的各态历经容量几乎相同,但是,引入时域自适应能够显著改善系统的中断特性。     

机载模拟光栅视频系统的视频处理技术

针对机载模拟光栅视频系统的特点,探讨了工程设计中的若干问题和解决措施。