柔翼结构飞行器智能控制系统关键技术与途径

柔翼结构飞行器具有轻质、空间集成、重复使用、有较大的阻力面积和升力系数等优点,可实现巡航飞行、低速驻空、再入返回、气动减速、定点归航、着陆缓冲等功能,是当前的研究热点。智能控制系统是柔翼结构飞行器飞航与回收着陆系统的核心技术之一,结合智能技术在控制系统中的应用研究与工程实践,对柔翼结构飞行器智能控制系统及其技术特征进行了分析;介绍了刚-柔组合体一体化控制与仿真、环境感知与健康状态在线评估、航迹规划与跟踪飞行控制、集群飞行控制、着陆与缓冲智能控制、智能硬件容错与重构等关键技术。对柔翼结构飞行器智能控制系统的未来发展进行了思考,提出了飞行环境的智能及柔性感知、气动参数的在线识别、多任务模式自主执行及控制系统的演进学习等发展建议,通过对智能控制技术持续不断地研究与实践,为柔翼结构飞行器系统的研制提供强有力的支撑。

雨课堂在“飞行器制导与控制技术”课程中的应用

“飞行器制导与控制技术”是航空宇航科学与技术专业的专业核心课程之一,课程知识覆盖面广、理论性强且抽象难懂,因而如何提升教学效果一直备受关注。分析“飞行器制导与控制技术”课程教学现状,探索了雨课堂在“飞行器制导与控制技术”课程中的应用,结合雨课堂贯穿课前—课上—课后的功能,同时通过科研成果、航天活动、航天装备等进课堂进行线上线下混合式教学,激发学生学习“飞行器制导与控制技术”课程的热情,培养学生解决实际工程问题的能力。

基于导航函数和MPC的飞行器编队分布式避碰控制

针对无人飞行器编队协同过程中的避碰控制问题,设计了一种基于两极导航函数与模型预测控制(MPC)相结合的飞行器编队分布式避碰控制方法。首先,利用邻居集中其他飞行器的位置信息及其目标位置,建立每架飞行器的导航函数和控制律;然后,基于MPC设计了分布式高层编队控制律,给出分布式预测控制算法;最后,以5架无人飞行器在末端攻击阶段飞向各自分配的目标点为例,对飞行器编队避碰控制方法进行了仿真。仿真结果表明,基于导航函数和MPC的飞行器编队协同避碰控制方法是有效的。

再入飞行器关键技术发展与展望

再入飞行器返回地球大气层或者进入其他有大气天体的过程中,面临着极其严酷和复杂的力热载荷环境条件,为了保证再入飞行器能够安全可靠、准确到达预定位置,需要一系列关键技术的支撑,主要包括:先进气动布局设计与气动特性精确预示技术、再入动力学建模与分析技术、多约束轨迹规划与制导控制技术、高精准度的气动热环境预示技术、热防护系统设计及试验技术等。

跨域飞行器惯导装置设计及抗冲击测量方法

跨域飞行器由于工作环境复杂多变,在飞行过程中运动参数受瞬态冲击影响较大,导致导航精度降低且难以稳定控制。针对瞬态冲击导致跨域飞行器难以获取准确运动参数的问题,本文研制了一种基于大小量程加速度计组合的惯性导航装置,并提出了一种大小量程加速度计切换策略,利用巴特沃斯滤波器对采集的数据进行滤波处理,通过预设阈值的累计和控制图算法和自主可变滑动窗口实现对冲击点的检测,并采用分段式线性插值方法保证了数据的同步性,最后通过模拟仿真和跌落台试验对本文所提出的切换策略进行试验验证,试验结果表明,分段式线性插值方法的估计误差不超过0.6 g,并在小量程加速计测量值饱和后,切换至大量程加速计的测量值,满足了实时切换的要求,进一步证明该惯性导航装置及大小量程切换策略可应用于飞行器进行跨域试验。

一种多飞行器协同的GNC系统飞行模拟平台设计

空间站在轨组装和长期运营阶段涉及到多飞行器独立飞行、飞行器间交会对接、多飞行器组合体融合控制、多飞行器分离过程控制和飞行器返回再入等复杂飞行任务,完整、真实的飞行模拟是必需且至关重要的.基于时间同步、实时数据交换的分布式一体化仿真架构,设计了一种多飞行器协同的通用半物理制导、导航与控制(guidance,navigation and control,GNC)系统飞行模拟平台,可很好地满足复杂系统的飞行模拟需要.平台由若干灵活、可扩展的通用模拟器构成,单个模拟器通过配置可以实现任一飞行器的功能,能够独立对指定飞行器的全任务过程进行仿真.平台通过靶场仪器组B时间码(inter-range instramentation group-B,IRIG-B)信号进行时间同步,利用1553B总线完成动力学仿真数据实时交换,并在多模拟器之间通过协调机制实现热并网后进行协同仿真.该模拟平台成功应用于空间站飞行控制演练.

小型空天飞行器制导导航与控制系统方案

针对地面垂直发射、可长时间在轨运行和轨道机动、再入稠密大气层并水平着陆在机场跑道上的小型空天飞行器,研究其制导导航与控制系统方案。分析其在轨运行、离轨、再入、末端能量管理、自主进场着陆、地面滑跑等各阶段的制导、导航与控制系统任务需求,根据任务需求提出相应的制导导航与控制系统组成方案,并阐述制导导航与控制系统的工作原理。理论分析结果表明,提出的制导导航与控制系统方案满足飞行器各阶段的任务需求,合理可行。

微型飞行器控制与导航系统研究

在介绍了微型飞行器的概念及其功能特点的基础上,探讨了固定翼微型飞行器控制与导航系统的结构。针对我校研制的固定翼微小型飞行器,提出了一种控制与导航系统方案。最后,指出了微型飞行器控制与导航所面临的主要技术问题及其解决思路。

智能割草机自主导航关键技术的研究综述

首先介绍了智能割草机市场规模和发展前景,然后概述了国内外主流智能割草机产品的功能和使用技术。随后对智能割草机采用的全球导航卫星系统导航(GNSS)、机器视觉导航、激光雷达导航和多传感器融合定位导航等4类导航技术的研究现状进行了介绍,并对它们的优势和不足进行了概括分析。研究结果显示,多传感器融合定位导航是智能割草机未来导航发展的方向。接下来介绍了智能割草机所采用的PID控制和纯跟踪算法控制等2种导航策略的研究现状。最后对智能割草机存在的问题和未来发展方向进行了总结和展望。

基于组合导航的四旋翼飞行器控制系统研究

根据刚体动力学原理,建立了四旋翼飞行器的动力学模型,利用捷联惯导和GPS组合作为四旋翼飞行器的导航系统,采用方向余弦矩阵的变换方法,实现了对飞行器的姿态解算;采用卡尔曼滤波算法实现姿态角信号的校正,实现了四旋翼飞行器的导航;采用基于PID算法的悬停状态的控制策略,实现了四旋翼飞行器的垂直起降和稳定的悬停.

《空间控制技术与应用》征稿简则

《空间控制技术与应用》(原名《控制工程》)由中国空间技术研究院北京控制工程研究所主办,国内外公开发行(刊号:ISSN1674-1579//CN11-5664/V),主要报道空间控制领域先进水平的科研成果,刊登创新性学术见解的研究论文,其内容涵盖空间飞行器、空间活动、空间试验的控制技术,先进的控制理论和方法及其研究成果在空间飞行器、空间活动、空间试验中的应用,上述控制系统的关键部件的研究、试验与应用,系统与部件的仿真技术、信息处理和可靠性技术的研究与应用,以及上述控制技术在其他工程领域中的推广和应用.

从自动飞行到自主飞行——飞行控制与导航技术发展的转折和面临的挑战

无人机要替代有人驾驶飞机 ,在不确定性环境中执行各类任务 ,必然面临着自主控制的巨大挑战。先进飞行控制和导航技术作为最主要的支撑技术 ,目前只能适应相对结构化任务环境的要求 ,而要解决动态、不确定环境下的自主飞行控制问题尚有很大的差距。当前 ,由自动飞行到自主飞行 ,已发展到了一个大的转折点。本文将从人与机器的关系和人 -机分工及演进的角度阐述作者对这些问题的现状、发展和面临的挑战所进行的系统分析。

AUV导航-规划-控制技术研究

AUV导航、规划和控制技术是实现其自主航行和作业的核心内容和关键环节。本文从硬件组成、算法对比角度归纳分析AUV导航技术的发展,从传统算法、智能算法角度归纳分析AUV避障规划技术的发展,从控制算法、控制分配策略角度归纳分析AUV控制技术的发展。最后,对AUV自主航行技术的未来发展趋势和挑战进行了展望。

机器人智能导航与控制技术要点探究

目前机器人广泛应用于星际探测、军事、服务业、制造业等领域,要实现机器人自主控制,就要提升导航智能性。以档案机器人为例,结合该移动机器人所处环境特点,提出了模块设计要点,并对移动底盘展开运动学分析,指出了导航传感器布局及定位导航设计要点,以期为相关技术人员提供一定参考。

高超声速飞行器的动态滑模飞行控制器设计

基于高超声速航空飞行器的纵向动力学,提出了一种基于动态滑模原理的飞行控制器。在将模型进行输入/输出线性化的基础上,构造辅助的滑模变量,求取了滑模控制量,实现了动态滑模控制的两阶段收敛。证明了传统滑模面以及辅助滑模面有限时间内的收敛特性,并给出了控制器参数所满足的条件。该方法对不连续的控制量输出加以积分作用,有效地降低了普通滑模控制器的抖振现象。在33 528 m高度和马赫数15的平稳巡航条件下的仿真研究表明:与普通滑模控制器相比,动态滑模有效降低了抖振,并且对参数不确定模型具有更好的鲁棒性。

发电厂巡检机器人导航控制算法研究

针对目前发电厂巡检机器人导航控制技术中定位不准确、灵活性差等问题,提出一种基于KEA128单片机的巡检机器人导航控制算法。利用多传感器融合采集信号,建立合理的反馈控制数学模型,分别设计平衡控制、速度控制、方向控制3个方面的反馈控制系统,根据Nyquist判据计算出稳定的反馈控制系统。最后,基于MATLAB/Simulink对该控制系统的PID控制算法进行仿真分析和参数整定,结果验证了算法的有效性。该导航控制算法可为电厂巡检机器人的安全稳定运行提供理论依据,具有实际的应用价值。

面向定向培养军士生的课程思政建设探索与实践——以《无人机控制与导航技术》为例

针对目前定向培养军士生的课程思政建设中存在的重视不足、效果不佳、影响不力等问题,以《无人机控制与导航技术》课程为例,通过课程思政建设改进课程教学。从教学设计创新化、教学内容定制化和教学手段多样化等三方面着手,由传统教学模式转变为“课程设计、知识技能、课程思政”三大主线并进的课程教学模式,达到能力培养与价值引领同频共振的效果。

空天飞行器制导控制技术研究进展与展望

本文在简要介绍空天飞行器制导控制技术发展情况基础上,针对其典型的任务形态给制导控制技术带来的挑战,分别从动力学建模、轨迹优化与制导、飞行控制与导航等四个方面阐述了制导控制技术中面临的关键技术,并探讨了空天飞行器制导控制技术后续发展方向与思路。

导航与控制系统方案设计——以小型空天飞行器制导为例

现代科技的迅猛发展,军事体系逐渐走向科技化、智能化。此次研究基于小型空天飞行器制导作为研究主体,设计一种符合制导特性的导航与控制系统方案。首先明确方案设计的基本任务需求,对飞行剖面以及各阶段性能要点进行详细阐述;其次,导航与控制系统的构成要素进行协调分析,分析各个模块的构成要素为方案设计提供基础保障;最后,明确基本原理并制定系统设计方案。研究结果表明,导航与控制系统方案设计具备自主性、高可靠性以及高精度等要求。

新一代飞行器导航制导与控制技术发展趋势

系统梳理了航空导航制导与控制技术的国内外发展现状,通过需求牵引、原理机理、产品实现、应用服务等方面的对比,分析了存在的差距并剖析了原因。在航空飞行器支撑体系化协同作战的大背景下,将网络化、体系化、智能化要求作为技术发展目标,在支撑新质作战概念、高精度自主导航、多体协同飞行器控制、新一代核心器件研发、下一代飞行器控制管理统一架构5个方面提出了导航制导与控制技术未来的发展重点和方案路线,最终在技术和管理2个层面提出行动建议,为引导中国优势创新资源有效联合,面向未来装备发展需要推进国防科技迈向高质量发展道路提供参考。