自适应串级自抗扰弹性飞翼无人机姿态控制

文中针对飞翼无人机因其宽泛的飞行包线和特殊的布局带来的飞行控制技术难点,给出了一种自适应串级自抗扰飞翼无人机宽包线控制算法。首先,推导了适用于该算法的弹性飞翼无人机的非线性数学模型;其次,分别设计了弹性飞翼无人机的内环和外环自抗扰姿态控制器。自适应自抗扰控制器利用扩张状态观测器进行估计并动态反馈补偿,再利用NLSEF抑制补偿残差;不需要无人机精确的模型参数,也无需精确的气动参数及摄动界限。仿真分析显示所设计的自适应自抗扰控制器较好地解决了弹性飞翼无人机从低空低速到高空高速的鲁棒控制,能够克服干扰及气动模态参数大范围摄动的影响。

电动助力转向系统建模及动力学仿真分析

通过汽车电动助力转向系统(EPS)的结构及其动力特性分析,建立其数学模型,针对其本身是一个比较复杂的非线性随动系统,采用模糊控制理论,设计一种自适应模糊PD控制系统,并进行仿真研究。仿真结果表明,基于模糊PD控制的电动助力转向系统比传统PD控制具有更好的助力特性和抗干扰能力。

图像型火灾空间定位研究

大空间火源的空间位置的定位是火灾自动探测和自动扑救中间的重要环节。在分析火灾图像和以往图像型火灾空间的相关定位技术基础上,根据计算机视觉原理,利用固定在自动消防水炮末端的单一CCD摄像头随水炮旋转扫描时的角度、位移变化,将CCD摄像头在不同位置所拍摄的图像中火源图像坐标和火源的空间坐标建立联系,利用极线几何扫描式单摄像机空间定位原理实现了火源空间位置的自动定位。

智能建筑中图像型火灾探测系统的研究

针对传统传感器技术在火灾探测中存在的不足和目前基于CCD火灾图象探测的缺陷,利用火灾图像特有的特性,采用普通CMOS图像传感器、ARM+FPGA和GSM无线传输技术设计了最新的火灾图像探测报警监控系统。并对所设计的系统进行实验分析,实验结果证明与传统的基于烟感、温感的火灾报警系统相比,系统具有误报率小、价格低、响应快、移动性好、监控范围广等优点。

基于嵌入式系统的火灾图像探测系统设计

针对传统传感器技术在火灾探测中存在的不足和目前基于CCD火灾图像探测的缺陷,利用火灾图像特殊性以及图像识别和处理技术,采用高性能的DSP+FPGA硬件系统结构和GPRS无线传输技术,设计了火灾图像探测系统,并对所设计的系统进行了试验分析。结果表明,该火灾报警系统具有误报率低、价格便宜、响应快、监控范围广等优点。

图像型火灾探测技术研究

提出基于DSP(数字信号处理)和GPRS(通用无线分组业务)技术的图像型火灾报警系统,详细叙述了系统网络的搭建、系统的设计、火灾识别和火源定位方式。火灾模拟实验表明,系统能有效感知并识别火灾种类,实现火源的定位。

基于模糊PD控制的电动助力转向系统建模及仿真分析

汽车电动助力转向系统的基本功能是利用电机产生助力力矩帮助转向。与传统的转向系统相比该系统结构简单,灵活性大,能较好地满足汽车转向性能的要求;在操纵舒适性、安全性、节能等方面也充分显示了其优越性。本文对汽车电动助力转向系统的结构及其动力特性分析,建立数学模型,设计了一种自适应模糊PD控制系统。并进行了仿真研究。仿真结果表明,基于模糊PD控制的EPS比传统PD控制具有更好的助力特性和抗干扰能力。

基于模糊PD控制的电动助力转向系统建模及仿真分析

汽车电动助力转向系统的基本功能是利用电机产生助力力矩帮助转向。与传统的转向系统相比该系统结构简单，灵活性大，能较好地满足汽车转向性能的要求；在操纵舒适性、安全性、节能等方面也充分显示了其优越性。本文对汽车电动助力转向系统的结构及其动力特性分析，建立数学模型，设计了一种自适应模糊PD控制系统。并进行了仿真研究。仿真结果表明，基于模糊PD控制的EPS比传统PD控制具有更好的助力特性和抗干扰能力。

多螺旋桨太阳能无人机推力分配方法研究

太阳能无人机的设计需以能量为核心,太阳能无人机多采用分布式推进系统,对推力分配进行优化可以有效提高螺旋桨效率进而提高能源利用率。在推力到桨效率的函数为凸函数的情况下,螺旋桨效率之和最大分配问题可以近似转化为拉力二范数最小分配问题,使用伪逆法解决了拉力二范数最小分配问题。将伪指令v d的误差最小作为优化目标之一考虑,形成混合优化目标,用不动点法求解了混合目标分配问题。螺旋桨的衰减滞后特性会增大伪指令误差,使用动态增益对螺旋桨动态特性进行补偿。对比数字仿真结果,不动点法相比伪逆法在降低了伪指令误差的同时,可以有效兼顾推进系统效率最高的目标;动态增益补偿可以有效削弱螺旋桨动态特性对整个推力分配系统造成的不利影响。

汽车制动器试验制动管压伺服系统建模与仿真

汽车制动器试验制动管压伺服系统是一个电-气-液非线性时变系统,是汽车制动器台架试验的重要内容。在分析制动管压伺服系统工作原理的基础上,建立制动管压电-气-液伺服系统数学模型。为了实现制动管压的快速和高精度伺服控制,结合PID控制和模糊控制的优点,提出一种模糊PID复合控制器的设计方法,并进行计算机仿真。M atlab仿真结果表明,该控制器具有响应快、超调小、适应性好、鲁棒性强等优点,较好地满足了控制要求。

碱回收炉机理建模及动态特性分析研究

以130 tds/d碱回收炉为研究对象,考虑炉膛温度、烟气含氧量、炉膛压力之间的耦合关系及其与入炉黑液流量、送风量、引风量之间的非线性关系,运用物料平衡与能量平衡原理,建立了碱回收燃烧过程面向控制的动态数学模型。对所得模型进行了动态特性分析,表明该模型与实际生产情况吻合,可以反映碱回收炉的现场运行状况。利用相对增益矩阵对系统进行了关联度分析,可将三入三出控制系统分解为一个两入两出的耦合系统与一个单入单出的控制系统,从而可简化碱回收炉控制系统的设计,为碱回收炉控制策略及控制方案的制定提供了一定的理论依据。

双闭环模糊PI控制在汽车制动器台架试验系统中的应用

汽车制动器台架试验系统是一个电、气、液的强非线性、时变、滞后的复杂系统,恒力矩制动是汽车制动器台架试验的重要内容,但采用传统的单闭环控制无法满足控制要求。本文在建立系统非线性数学模型的基础上,主缸驱动力内环采用常规PI控制器,力矩外环采用模糊PI控制器,实现了制动力矩的快速和高精度伺服控制。Matlab仿真结果表明,该控制方案具有良好的动态性能和稳态精度。

制动器台架试验系统中的双闭环模糊PI控制

汽车制动器台架试验系统是一个电气液的强非线性、时变和滞后的复杂系统,恒力矩制动是汽车制动器台架试验的重要内容,采用传统的单闭环控制无法满足要求。文中在建立系统非线性数学模型的基础上,主缸驱动力内环采用常规PI控制器,力矩外环采用模糊PI控制器,实现了制动力矩的快速和高精度伺服控制。Matlab仿真结果表明,该控制方案具有良好的动态性能和稳态精度。

位相相关在大尺寸物体三维重构中的应用

提出了一种对大尺寸物体进行三维重构的方法。将一正弦光栅投影到物体表面,通过摄像机得到有变形条纹的二维子区域强度像。在频域中完成各二维子区域强度像之间的相关,根据输出的相关峰值位置即可得出平移量,通过图像拼接获得有变形条纹的整个物体的二维强度像。运用傅里叶变换轮廓术可得到大尺寸物体的三维型面,给出了实验结果。

汽车制动器试验制动管压伺服系统建模与仿真

汽车制动器试验制动管压伺服系统是一个电气液的强非线性时变系统,是汽车制动器台架试验的重要内容。该文在分析了制动管压伺服系统的工作原理的基础上,建立了制动管压电气液伺服系统数学的模型。为了实现制动管压的快速和高精度伺服控制,结合PID控制和模糊控制的优点,提出了一种Fuzzy-PID复合控制器的设计方法,并进行了计算机仿真。Matlab仿真结果表明,该控制器具有响应快、超调小、适应性好、鲁棒性强等优点,较好的满足了控制要求。

双矩形光栅衍射特性分析

双光栅系统的衍射—干涉效应非常重要,现从置于透镜前方的任意两个衍射屏出发,推出透镜后焦平面的光强分布可以用两个衍射屏的振幅透射率函数的相关来表示,然后把该结论用于两个完全一样的矩形光栅,得出了双矩形光栅在一些特殊间距时透镜后焦面上的光强分布可以表示为周期不同的三角形光栅透过率。

基于亮度温度模型的多光谱真温反演算法研究

针对传统的非接触式真温反演算法存在反演速度慢和精度低等问题,提出新的基于亮度温度模型的约束真温反演算法(constrained true temperature inversion algorithm, CTTIA)。在建模过程中,发现发射率和亮度温度存在内在联系:由亮度温度到发射率的普适规律和由发射率到亮度温度的普适规律。通过仿真实验发现当发射率的样本数量巨大时,CTTIA不但可以为实验提供理论指导,还可大大提升发射率样本的选取效率。在1 800℃和2 000℃两个温度点下建立9个波长通道对被测目标进行测量计算。结果表明,CTTIA与二次测量算法(second measurement method, SMM)相比,精度基本相同,反演时间最高节约了82%。说明该方法的研究是非常关键且重要的,是很有研究价值的。

弹性飞翼无人机自适应反步终端滑模姿态控制

针对存在非线性、强耦合、参数不确定性及外部扰动的大展弦比飞翼布局无人机刚/弹耦合动力学模型,提出了基于反步思想的自适应范数型终端滑模姿态控制策略.首先,基于李雅普诺夫稳定理论,利用反步方法设计系统的虚拟控制量和实际控制量.其次,在虚拟控制中,采用自适应范数型滑模消除不确定项和刚/弹耦合项,并在反馈中采用非线性增益提高系统的鲁棒性和动态特性;在实际控制中,引入鲁棒自适应终端滑模项消除不确定项、刚/弹耦合项与扰动的影响,既解决了虚拟量求导的计算膨胀和实际控制量抖振问题,又提高了系统的控制精度和鲁棒性.最后,基于李雅普诺夫理论证明了跟踪误差收敛到任意小邻域.仿真结果表明：该控制方法对模型不确定性、气动弹性及阵风等外扰影响具有鲁棒性,能够实现高精度的姿态跟踪控制.

弹性飞翼无人机鲁棒姿态控制设计

针对大展弦比飞翼布局无人机的刚体运动与弹性运动耦合动力学模型,提出了一种基于反步法的鲁棒非线性控制方法。该方法考虑了飞翼无人机的非线性因素,将动态面反步控制作为内环控制抵消系统的非线性因素;同时考虑系统实际存在的弹性耦合项、参数不确定项以及外部扰动,将内环反步控制与飞翼无人机模型整体作为新的被控对象,引入最优化理论对新的被控对象设计了外环鲁棒控制器。仿真结果表明,所提出的控制器不仅满足飞翼无人机姿态跟踪性能的要求,且对模型不确定性和气动弹性影响具有鲁棒性。

穿越微下冲气流的飞翼布局无人机控制方法

微下冲气流是最危险的低空风切变形式,为在起降阶段安全穿越该气流,飞翼布局的无人机控制律应具有快速响应能力和良好的鲁棒性。针对大展弦比飞翼布局无人机舵面附加升力大和低速状态俯仰操纵效能低的特点,提出了舵面附加升力和机体气动力相结合的复合控制方案,改进了以输出误差为参考量的非线性指令分配策略,设计了基于迎角保护的指令分配策略。将风干扰和模型的不确定性视为未知扰动,采用自抗扰控制(ADRC)理论设计飞翼布局无人机非线性控制律,使之对风干扰和模型的不确定性进行估计补偿。仿真结果表明,复合控制与ADRC相结合的方法加速了航迹倾角的单位阶跃响应速度,使上升时间缩短了64%,同时能够实现对风干扰的有效观测和补偿,使高度损失低于2m;能够在风切变中有效保护迎角,使其维持在5.5°以内。因此,该方法能够为飞翼布局无人机安全平稳地穿越微下冲气流提供一种参考方案。