侧风干扰下汽车稳定性控制研究

文章针对高速行驶的汽车在侧风干扰下易发生横摆失稳与驶离预定路径的问题,建立了考虑侧风作用的整车八自由度动力学模型,并利用相平面法,识别侧风环境中汽车所处的状态,设计了主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩(DYC)协调控制器,对侧风环境中汽车行驶进行稳定性控制。在侧风干扰工况下,对控制算法进行仿真验证,结果表明:具有AFS与DYC协调控制器车辆的侧向位移小于无控制及单一控制器的车辆,横摆角速度、质心侧偏角和侧向加速度均得到明显改善,提高了车辆在侧风环境中行驶的安全性和稳定性。

大口径深空探测天线的抗风干扰伺服系统

为了改善风载荷干扰对深空探测天线跟踪精度和寿命的影响,设计了位置环线性自抗扰控制器。由于扰动观测器可以改善系统性能,本文基于电机动力学机理,将电流与速度的反馈与负载的影响作为总扰动的一部分,通过静态增益对前向通道的惯性环节进行近似,极大地降低了扩张状态观测器的阶次;采用在线估计和补偿策略,抑制了风载荷干扰对控制系统的不利影响;利用描述函数法分析了包含摩擦特性的非线性系统闭环特性,说明这种控制策略可以避免极限环的产生。最后,开展了数学仿真和现场试验。在一深空探测系统上的应用结果显示,提出的控制策略超调比原产品减少了34%,抗击阵风干扰能力提高了60%,跟踪精度提高显著。得到的结果表明设计的控制策略提高了系统抗风干扰的能力。

风干扰下的四旋翼无人机ADRC控制律设计

针对小型四旋翼无人机飞行过程中姿态控制容易受侧向风干扰的问题,研究了一种自抗扰控制(ADRC)律。首先分析了侧向风对旋翼的推力,然后建立了风速的组合模型,利用自抗扰控制方法对风的干扰进行估计和补偿,最后在Matlab平台上对所提出的ADRC控制律进行仿真验证。从仿真结果看ADRC控制能够较好地对侧向风的干扰进行估计补偿,从而保证姿态控制具有较好的稳定性。

侧风干扰工况电动汽车EPS反向助力控制及试验

针对侧风干扰特殊工况下汽车产生沿侧向风作用方向的偏移,导致方向盘被动产生与车轮同向的偏转,影响汽车稳定性的问题,建立了EPS系统动力学模型和侧向风干扰下整车二自由度模型,设计了一种反向助力策略和柔性PID控制方法,在驾驶员无输入情况下实现反向助力控制,避免汽车过度偏驶。基于高速水流模拟侧风设计实车试验系统,结果表明:反向助力控制下,汽车中轴线到参考基准的平均侧向位移比正向助力控制和无助力控制时分别减小了176%和70%;在40 km/h试验时,反助力控制的横摆角速度、侧向加速度的峰值与平均值比无助力控制时降低了28%～32%,侧向位移减小了41%;显著改善了汽车的稳定姿态,获得了更好的操纵稳定性。

风干扰引起的飞行器附加攻角和附加侧滑角计算方法

研究了标称无侧滑飞行基础上受到水平风干扰时的飞行器附加攻角和附加侧滑角计算方法,完善了导弹与运载领域长期、广泛使用的传统的简化计算公式,修正了最大附加攻角和附加侧滑角出现条件的工程经验。提出了标称无侧滑飞行基础上受到水平风干扰时的飞行器附加攻角和附加侧滑角计算方法、水平风方向任意时附加攻角和附加侧滑角最大和最小值计算方法、倾侧角任意时附加攻角和附加侧滑角最大和最小值计算方法、水平风方向和倾侧角均任意时附加攻角和附加侧滑角最大和最小值计算方法,这些方法比航天传统方法使用范围更广、更准确,数值算例验证了其正确性。

高湍流度风场中两个高层建筑间的风干扰效应

来流湍流度对群体高层建筑结构间的干扰效应有很大的影响。但由于流场模拟的复杂性,以往多数干扰效应研究所用的流场均不同程度地存在湍流度低于荷载规范建议值的问题,而且多数文献主要致力于研究在郊区地貌下的建筑群体间的干扰效应,甚少详细研究高湍流度的城市中心地貌的干扰效应。本文首先用被动模拟方法较好地模拟出平均风剖面指数为0.3的城市中心地貌而湍流度不同的4种流场,所模拟出的流场的湍流度在模型高度处分别为10%,15%,20%和26%.在此基础上用高频动态力天平技术对两个高层建筑间的静态和动态干扰效应进行了风洞试验研究。文末对城市中心地貌下两个高层建筑间的动静态干扰以及风振系数的取值提出了一些建议。

斜交布置孪生大跨屋盖结构风干扰效应研究

建筑物的风干扰问题具有一定的复杂性,针对复杂外形结构的风干扰效应问题,文章以2个斜交布置的孪生大跨屋盖结构为研究对象,通过风洞试验对比了独立模型状态和有干扰模型状态下各工况风压分布特征的差异,分别统计和分析了平均风压分布、顶面吸力及局部负极值风压系数的规律和特性,研究结果表明孪生大跨屋盖结构具有明显的风干扰效应。

弹道导弹再入段风干扰误差修正

在弹道导弹的飞行过程中，导弹再次进入大气层后，风造成的扰动对导弹的射击精度有很大的影响。为了减小再入段风干扰造成的误差，利用在Simulink中建立的数字打靶平台对它进行研究。在分析了多次试验数据的基础上，提出对射击条件中的射程和射向进行修正来减小再入段风干扰造成的误差的方法。在数字打靶平台上的多次试验证明，这种方法是可行的，

风干扰下基于变船长比的无人水面艇路径跟踪方法

针对无人水面艇在路径跟踪过程中易受风环境干扰的问题,建立了风环境下无人水面艇的运动数学模型,提出一种用于抵抗风干扰的直线路径跟踪方法;首先,基于视距导航原理,设计了跟踪期望航向角的PD控制器,通过融合路径方向,距离偏差及船长比等信息,实时调整左右两侧推进电机的控制电压,实现无人水面艇直线路径跟踪;然后,针对不同船长比对直线路径跟踪的影响,采用模糊控制方法,设计了以跟踪过程中的距离偏差和距离偏差变化率为输入,以船长比为输出的模糊控制模块,对船长比进行自适应调整,以提高控制器的抗风干扰性能;仿真结果表明,所提方法可减小风干扰作用下的跟踪静差,较之传统单纯PD控制方法,抵抗风干扰的能力得到提高。

风干扰下四旋翼无人机飞行控制研究

针对在风干扰下四旋翼无人机飞行控制系统中,采用传统的PD双闭环控制无法达到快速响应和稳定控制要求的问题,提出一种结合模型预测控制算法和高阶滑模控制算法的飞行控制策略。该策略利用具有稳态误差小、动态响应快的特点的模型预测控制算法设计模型预测位置控制器和利用具有鲁棒性高、动静态性能优良的特点的高阶滑模算法设计高阶滑模姿态控制器,实现了风干扰下四旋翼无人机双闭环飞行控制系统,以提高风干扰下无人机飞行系统的动态和稳态性能,保证无人机能够在风干扰下稳定运行,达到控制要求。最后在MATLAB/Simulink上仿真验证了所描述方法的有效性和可行性。

高层建筑动态风干扰的瞬态风压积分法研究

提出通过在风洞试验中多通道测量刚性模型表面瞬态风压并进行积分的方法研究高层建筑的动态风干扰。模型表面的瞬态风压利用多通道同步压力测量而得到。为提高数值积分精度,测压孔位置按高斯求积节点布置。设计了表面布置有测压孔的受扰高层建筑刚性模型和三种不同高度的干扰建筑模型,研究了相同高度以及不同高度的两个高层建筑之间的顺风向和横风向动态风干扰。借助干扰因子讨论了近邻建筑的位置、距离以及楼高对受扰建筑基础动态倾覆力矩的影响规律,并与传统方法所得结果作了比较。

风干扰下无人机自抗扰控制参数自整定

针对室外环境中的复杂气流扰动对无人机姿态控制的影响,对姿态控制结构和控制器参数自整定进行研究。首先,建立复杂风场环境模型,并将其引入到无人机动力学模型中;其次,在此基础上,设计自抗扰控制器,并针对自抗扰控制参数过多整定困难的问题,使用RBF神经网络实现控制器参数自整定,采用IAE和ITAE性能指标来判断控制器性能好坏。通过与常规PID和反步法进行对比,证明了基于RBF神经网络优化后的非线性自抗扰控制器具有较高的控制精度和较好的抗风扰能力。

反辐射导弹仿真研究中非常值风干扰的处理方法

在有随高度变化的非常值风干扰、反辐射导弹采用比例导引法制导的情况下，讨论了反辐射导弹运动学环节的建模问题，并且通过计算机对该模型进行了验证。

抗垂风干扰直接升力控制系统设计

一、引言 在垂风干扰作用下,常规飞机往往不能保持航迹角不变,从而使得航迹变化越来越大,这在很多情况下是不符合飞机飞行要求的。而直接升力控制系统,由于实现了对应状态的解耦,在垂风干扰作用下,则可以基本保持航迹角不变。如果采用抗干扰调节器设计方法设计直接升力控制系统,则可以始终保持航迹角为0,从而保证航迹不变。本文以某型飞机为背景讨论了上述问题。采用离散域直接设计。

侧风干扰工况EPS反向控制研究

为了研究在侧风影响下汽车正向助力转向偏移过大而威胁驾驶员行车安全的问题,在线性二自由度模型的基础上设计了一种基于自适应滑模算法的反向助力策略,在Matlab软件中建立仿真模型,用以进行仿真试验,Simulink仿真结果表明:在侧向风干扰下,在不同的车速、风速下,采用反向控制策略不仅减小了方向盘角度、齿条位移,还减小了汽车横摆角速度,可以显著地改善汽车行驶的稳定性和安全性,且响应的各项性能指标均优于无风情况;同时,控制器对车速适应性好,对模型精度要求不高,鲁棒性强。

某小型无人机空中风干扰模拟的简易算法与实现

文章详细介绍了一种对空中风干扰在无人机机体轴上分解的简易算法,将机体所受到的干扰风分解成各机体轴所受到的干扰,便于进行空气动力学方程的计算。经仿真及实际飞行验证,采用该算法所得结果与实际飞行结果相似,真实性高。

基于模糊PD控制的飞机姿态在常值平风干扰下的性能仿真

本文针对常值平风干扰下的飞机姿态角稳定系统,运用模糊自适应PID控制理论,建立了风干扰姿态角稳定系统的方程和结构,然后采用matlab设计了针对系统的模糊控制器,用simulink对系统进行了姿态角动态曲线仿真。结果表明,平风干扰下的飞机,飞机的纵向姿态受干扰而发生变化,而采用模糊自适应PD控制飞机姿态角,比传统PD控制具有更快的跟踪性能、更小的调节时间和超调量、更好的机动性、更小的稳态误差。因此,模糊自适应PD能较好的控制飞机姿态稳定,提高了飞机的抗风能力,保证了飞机飞行的安全、可靠。

周边建筑对在建超高层塔楼的风场干扰效应研究

针对建筑风环境的研究主要集中于建筑形态抗风设计,在数值模拟方面多聚焦于建筑场地通风效果研究,而针对建筑表面幕墙风压和施工过程中的建筑风压研究则相对较少。因此,以上海市某超高层塔楼为研究对象,从城市建筑轮廓图提取周边建筑数据建立数值模型,对目标单独建筑模型和建筑群模型2种工况的8个风向进行CFD模拟,以研究周边建筑对超高层施工的风场干扰效应。结果表明:在低高度处,低矮建筑密集,遮挡效应对目标建筑风场削弱较为明显;而中间以上高度,目标建筑在多个方向受邻近超高层的遮挡效应和峡谷效应干扰严重,负压出现明显增幅。

复合风场影响下RLV着陆段固定时间控制

本文针对垂直起降的可重复使用运载器(RLV)返回着陆段面临多类型复合风场干扰影响导致的姿态跟踪控制收敛时间上界与初始状态强耦合及跟踪性能严重下降等问题,提出一种基于双幂次固定时间稳定理论的快速高精度控制方法。首先,对可重复使用运载器返回着陆段所受的自然风场进行分类建模,并分析风场对着陆段姿态控制的影响;其次,基于反步法框架,设计高低幂次加权多项式形式的趋近律,以保证系统状态误差在固定时间内收敛,且收敛时间和上界与初始状态无关;同时,为降低风场扰动对着陆段控制系统性能的影响,保证着陆段控制性能的稳定性及着陆安全性,引入固定时间扩张状态观测器对风场扰动进行估计和补偿;最后基于Lyapunov理论,证明了所设计的控制律可使RLV返回着陆段姿态控制误差在固定时间内收敛;多组数值仿真验证了所提方法的有效性。

面对称运载火箭优势面滚转迎风技术

针对面对称运载火箭飞行中俯仰、偏航通道控制力不匹配问题,提出通过姿态滚转控制调整迎风面以减小最大飞行摆角的控制技术,称为滚转迎风(bank-to-wind,BTW)技术。重点研究了BTW控制的离线法,推导了BTW控制滚动程序角理论值的解析解,证明了该理论值的偏差与飞行姿态偏差是同阶小量。提出带权重的傅里叶级数拟合算法,对滚动程序角进行修正,以符合工程应用的可行性。开展六自由度飞行动力学仿真,分析BTW控制对控制力、飞行气动载荷和滚动程序角跟踪品质的影响,验证BTW控制的有效性。比对不同拟合基频的仿真结果得出结论:拟合频率过高将影响控制品质,从工程应用角度看滚动程序角的“光滑性”比“拟合性”更重要。