微小型飞行器惯性组合姿态确定与航路导航研究

构建了微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制(GNC)系统。研究了微惯性导航测量单元零偏的温度建模及非正交误差的多位置标定补偿方法,提出微小型飞行器导航、制导与控制系统闭环条件下,利用导航、制导与控制回路的飞行状态特征信息的微惯性组合导航系统滤波算法,根据微小型飞行器飞行状态实时调整卡尔曼滤波器的观测噪声方差,有效提高了动态过程中姿态测量精度和微小型飞行器的飞行平稳度。完成了组合导航系统滤波算法验证飞行试验及自主姿态稳定和航路飞行试验。飞行试验表明:微小型飞行器实现了自主姿态稳定与长距离超视距航路点导航飞行,航路点导航误差小于30 m,惯性组合姿态确定与航路导航系统及算法满足微小型飞行器自主飞行对导航系统的需求。     

滤波器自适应滑模控制器在自平衡小车中的应用

在传统趋近律滑模控制器基础上采用一种改进的滑模控制器--自适应滑模控制器,同时针对小车运动时真实倾斜角速度不易测量,而倾角传感器测得的角速度满足不了要求,为此设计了广义卡尔曼滤波器来在线估计非线性系统的状态,有效抑制了系统噪声干扰,消弱了抖振,应用在自平衡小车上,验证了控制器的有效性.     

基于天基光学监视的空间目标MSC-SPKF跟踪方法

在对天基光学监视跟踪特点进行分析的基础上,提出样点状态转换修正球坐标Sigma点卡尔曼滤波(MSC-SPKF)方法以实现对空间目标的三维被动跟踪。利用修正球坐标系和无迹变换(UT)分别在仅测角被动跟踪和获取非线性系统状态二阶矩方面的优势,选择在修正球坐标状态空间内进行Sigma点采样,并利用状态空间转换完成样点矢量非线性预测,最后在修正球坐标空间内完成滤波更新,并给出相应的初始化方法。仿真结果表明该方法在收敛性和稳健性上更有优势。     

参数化小波构造研究及其在边缘检测中的应用

为了解决双正交小波构造过程中存在的局限性和不灵活性,以小波滤波器代数构造理论为基础,提出一种支集定长条件下双正交小波滤波器组的参数化构造方法,推导出高通分解滤波器支集长度为奇数或偶数情况下双正交小波滤波器组的构造限定条件,给出具体的参数化构造实例,并分析了参数变化对构造小波特性的影响。从小波特性出发分析了用于图像边缘检测的双正交小波的构造必要条件,结合参数化小波构造方法构建了用于图像边缘检测的小波滤波器组。仿真实例验证了双正交小波滤波器参数化构造方法的灵活性和可行性以及构造小波对图像边缘检测的有效性。     

综合压力畸变指数的计算软件设计及验证

设计了专用软件计算稳态压力畸变指数,同时利用该软件绘制了气动界面总压图谱,并利用某风洞试验数据验证了该软件的准确性;设计了数字滤波器对动态压力数据进行处理,研究了滤波器截止频率、数据取样时间对动态压力畸变指数的影响。应用所设计的稳态压力绘图和畸变计算软件及动态压力数据处理方法,对某型飞机飞行时发动机进口气动界面的综合压力畸变指数进行了计算。     

基于遍历性的组合导航系统故障检测方法研究

理想情况下,基于卡尔曼滤波的组合导航系统在无故障时的滤波残差为白噪声,故障时通常用2χ法来检测,但用这种方法检测往往具有较大的虚警。因此,针对无故障时卡尔曼滤波器的滤波残差是白噪声这一特点,提出了一种新的故障检测方法来判断系统是否发生了故障,在应用时大大降低了虚警,取得了较好的效果。     

一种民用飞机驾驶杆高频抖动的抑制方法

针对民用飞机自动飞行过程中驾驶杆/盘存在较高频率抖动现象,提出一种基于小波理论和有限脉冲响应(FIR)滤波器的信号综合处理方法,以抑制驾驶杆/盘的高频抖动.首先分析了驾驶杆高频抖动形成机制及其影响,然后采用Matlab小波分析工具箱对自动飞行系统内环控制律的输入信号进行分析,通过多级分解确定信号中不同的频率成分;最后设...     

低雷诺数NACA0012平面叶栅流场直接数值模拟

采用具有7阶精度的weighted essentially non-oscillatory(WENO)差分格式,直接求解可压缩二维非定常N-S方程组,研究了NACA0012翼型平面叶栅低雷诺数流动的特征.直接模拟及与文献对比的结果表明:叶栅尾缘涡脱落的形成过程与圆柱绕流涡脱落的形成过程非常相似.平面叶栅尾迹区的2阶统计量与孤立翼型尾迹区的2阶统计量具有相同的分布特征,但前者的强度显著大于后者.周期性的涡脱落不仅在上下翼面形成非定常分离,也使得尾迹区某点的总压发生准周期性的变化.随着栅距的减小,翼型上的平均分离位置向前缘移动;尾迹区某点的总压变化频率及其幅值均显著地增加;而且栅距越小,速度脉动2阶统计量反而越大.      

基于形状改变比能和材料属性离散的焊接残余应力估算

为了提高焊接残余应力测量精度,在2219-T87铝合金TIG焊接接头残余应力测定试验基础上,通过离散接头材料属性并利用形状改变比能对焊接残余应力进行塑性修正,分别研究孔边塑性变形和接头强度不匹配对焊接残余应力估算的影响。结果表明：同时考虑孔边塑性变形和接头强度不匹配因素的焊接残余应力估算方法,比线弹性残余应力计算方法能最大减小39.8%的误差;当测量点距焊缝距离小于8mm时,在考虑孔边塑性变形的情况下,同时考虑接头不匹配的影响相比不考虑其影响可最大减小40.6%的误差;当测量点距焊缝距离大于8mm时,可忽略接头强度不匹配对焊接残余应力估算的影响。     

基于自适应滤波的电控旋翼桨距控制试验

提出了基于自适应滤波的电控旋翼桨距控制方法,并基于此开发了双闭环电控旋翼桨距控制系统,利用模型电控旋翼试验台进行了悬停状态下的桨距控制试验.试验结果表明:所研制的双闭环电控旋翼桨距控制系统能够有效、可靠地实现襟翼操纵和桨距控制.基于自适应滤波的桨距控制律可以很好地实现电控旋翼的总距、周期变距以及总距耦合周期变距操纵;桨距响应幅值满足要求,相位滞后约在10°～15°之间;从襟翼偏转到桨叶变距响应的滞后约20°～30°.不同桨叶/襟翼自身的结构及气动特性差异,会一定程度的影响桨距控制的实际效果.