基于智能材料与结构的自适应机翼技术在无人战斗机(UCAV)上的应用前景展望

简要介绍了自适应机翼的概述和智能材料与结构的功能特点。针对无人战斗机(UCAV)的设计思想和技术需要,详细阐述了基于智能材料与结构的自适应机翼技术在无人战斗机(UCAV)上的应用形式及其功能特点,从而展望了该技术的应用前景。     

基于经验模态分解的有限阵元宽带自适应阵列DBF方法

针对有限阵元条件下宽带自适应阵列自由度不够和抗干扰性能下降的问题,提出一种基于经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)的宽带自适应阵列数字波束形成(Digital beamforming,DBF)方法。该方法首先对阵元接收的快拍数据进行EMD处理,然后对各个模态函数矩阵应用线性约束最小方差(Linearlyconstrained minimum variance,LCMV)波束形成算法求解自适应权矢量,最后对信号进行重构。与传统的基于快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)子带自适应阵列方法相比,该方法具有以下优势:适用于阵元数目受限的宽带自适应阵列,无需事先指定模态函数划分的频段,可以提高阵列处理的自由度。仿真验证了所提方法的有效性。     

三轴式无人旋翼飞行器及自适应飞行控制系统设计

设计了一种操控简便的三轴式无人旋翼飞行器,由三组共轴双旋翼组成,各旋翼由直流电机直接驱动,只需调节各电机转速就能控制旋翼飞行器运动姿态和轨迹。为使三轴式无人旋翼飞行器飞行控制系统设计得到有效验证,研究了旋翼飞行器的飞行动力学非线性建模,运用叶素动量理论建立了共轴双旋翼变转速旋翼载荷计算方法,分析了旋翼入流分布对共轴双旋翼气动载荷模型的影响,通过试验验证了共轴双旋翼气动载荷计算模型的正确性。由于旋翼飞行器飞行动力学模型的非线性及未建模动力学的影响,难于建立非常精确的数学模型,给飞行控制系统设计带来了挑战。本文根据旋翼飞行器飞行动力学非线性模型推导出了旋转动力学模型逆和平移动力学模型逆控制器,利用神经网络在线自适应修正模型逆误差,采用线性PD或PI控制器调节指令跟踪误差,应用由向心回转和垂直上升组合的机动科目进行了仿真验证,给出了具有外界阵风干扰模拟的仿真结果,表明所设计的飞行控制系统具有自适应性和鲁棒性,能实现精确的轨迹跟踪控制。     

基于GPR模型的自适应平方根容积卡尔曼滤波算法

与传统算法一样,动态系统的参数化模型(含噪声统计特性)未知或不够准确易导致容积卡尔曼滤波(CKF)效果严重下降,甚至滤波结果发散.为此,利用高斯过程回归(GPR)方法对训练数据进行学习,得到动态系统的状态转移GPR模型和量测GPR模型以及噪声统计特性,用以替代或增强原有动态系统模型,并将其融入到平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)中,分别提出了无模型高斯过程SRCKF (MFGP-SRCKF)和模型增强高斯过程SRCKF (MEGP-SRCKF)两种算法.仿真结果表明:这两种新的自适应滤波算法提高了动态系统模型精度,且实时自适应调整噪声的协方差,克服了传统算法滤波性能易受系统模型限制的问题;与MFGP-SRCKF相比,在给定一个不够准确的参数化模型,且有限的训练数据未能遍布估计状态空间的情况下,MEGP-SRCKF具备更高的滤波精度.     

Extensions in adaptive model tracking with mitigated passivity conditions

Feasibility of nonlinear and adaptive control methodologies in multivariable linear timeinvariant systems with state space realization {A, B, C} has apparently been limited by the standard strict passivity (or positive realness) conditions that imply that the product CB must be positive definite symmetric. More recently the symmetry condition has been mitigated, requiring instead that the not necessarily symmetric matrix CB be diagonalizable and with positive real eigenvalues. However, although the mitigated conditions are useful in proving pure stabilizability with Adaptive Controllers, the Model Tracking question has remained open and counterexamples seem to demonstrate total divergence of standard model reference adaptive controllers when the regular passivity conditions are not fully satisfied. Therefore, this paper further extends the previous results, showing that the new passivity conditions do guarantee stability with adaptive model tracking. Examples show how the new conditions solve the case of flexible structures with unknown parameters when perfect collocation is not possible. Also, the so-called counterexamples become simple, well-behaved, examples.     

自适应滤波对提高光电吊舱目标定位精度的研究

针对机载光电吊舱目标定位精度的问题,提出了一种采用LMS自适应噪声抵消技术来提高载机姿态角精度,从而提高目标定位精度的滤波方法。文章介绍了自适应滤波器噪声抵消的工作原理和LMS算法,并给出了LMS算法的Matlab仿真实现的滤波结果,通过分析仿真结果验证了该方法的有效性,并根据蒙特卡罗法计算1000次,得出该方法使经度误差减少了13.2%,纬度误差减少了10.3%,高度误差减少了15.8%。     

采用压电叠层作动器的弹性梁振动主动控制实验研究简

 结构响应主动控制系统中常用的惯性作动器由于附加质量大、工作频带窄和响应速度慢等缺点,降低了控制系统的性能。压电作动器具有质量轻、工作频带宽和响应速度快等优点,作为高效执行元件能有效地提高控制系统的性能。本文采用压电叠层作动器驱动自由-自由弹性梁模型,以观测点的加速度响应为控制目标,采用频域谐波稳态控制策略进行了自由梁结构谐波振动响应主动控制实验研究。实验结果表明,本文建立的采用压电叠层作动器的结构响应主动控制系统能有效地控制弹性梁结构的振动水平,并具有快速跟踪外激励变化的自适应控制能力。     

模型参考自适应在飞机刹车伺服系统中的应用

以某型飞机刹车伺服系统为研究对象,以动态特性优良的二阶系统为参考模型,利用免疫PID控制器调节参考模型,根据Lyapunov稳定性理论推导出相应的自适应律,并在MATLAB/SIMULINK环境下进行系统仿真。结果表明,基于模型参考自适应控制系统的输出能够很好地跟踪参考模型的输出,系统能够快速响应,显著提高了系统的动态性能,而且具有一定的抗干扰性,适用于飞机刹车这种复杂的非线性系统。     

基于摩擦补偿的空间机械臂关节高精度控制研究

空间机械臂关节具有大惯量、高精度的特点,针对空间机械臂关节低速、高精度控制要求,提出一种基于摩擦补偿的双位置闭环控制策略。建立了考虑摩擦和惯量变化等因素的一体化关节动力学模型,分析了全位置闭环系统的稳定性,在此基础上提出了一种基于双位置传感器信息的闭环伺服控制策略,并引入自适应率辨识未知摩擦和惯量变化,利用Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性和跟踪误差的渐进收敛性。在测试平台上的试验结果表明,提出的空间机械臂一体化关节伺服控制策略能够有效地提高关节伺服控制精度和系统鲁棒性。     

GPS/DRS/DMAP汽车定位导航系统

阐述了一种基于单片机的由速率陀螺、磁罗盘和里程仪组成的新型航迹推算系统及其工作原理,在此基础上设计了多级滤波组合方式GPS(Global Positioning System)/DRS(Dead Reckoning System)汽车定位导航系统,并通过地图匹配进一步提高定位精度,同时利用GSM(Global System for Mobile communications)进行定位数据的无线传输.跑车实验表明该系统具有较高的定位精度和可靠性.