基于模型预测控制的仿生海豚路径跟踪研究

针对水下路径跟踪问题,研究了基于模型预测控制(MPC)的仿生海豚跟踪控制。在误差模型线性化基础上引入MPC,使仿生海豚在满足控制约束的条件下有效地完成路径跟踪,且克服了反步控制算法的速度跳变,超限问题。并建立海流模型,针对有无海流干扰影响情况,进行路径跟踪分析,仿真与实验表明,不同环境下其提出的跟踪算法均有效可行。

6061铝合金棒滚压工艺及表面成形精度调控研究

目的针对6061铝合金棒滚压成形工艺,研究不同滚压工艺参数对影响表面成形精度的接触深度与回弹量的影响规律。方法基于弹塑性理论,通过耦合滚压力、滚压球半径、工件半径等关键工艺参数,建立修正Hertz接触预测数学模型,结合有限元数值模拟方法对接触深度与回弹量进行分析,并利用由滚压成形实验得到的塑性变形深度验证所构建预测数学模型的准确性。结果当滚压力为400、500、600 N时,塑性滚压深度为33.99、44.32、52.78μm;滚压速度的变化对塑性滚压深度的影响不大,当滚压速度从500 r/min增至700 r/min时,塑性滚压深度变化不足2μm。理论分析结果与仿真结果及实验结果的误差分别为11.1%及10.9%,验证了修正Hertz接触数学模型的准确性。结论滚压力的变化直接导致塑性滚压深度变化且塑性滚压深度与滚压力呈线性关系,滚压速度的增大对材料塑性滚压深度的影响甚小。通过修正后的Hertz接触预测数学模型能有效预测6061铝合金棒被滚压后的表面成形精度,且滚压力是影响6061铝合金棒成形精度的主要因素。

一种新型单涵道式无人机控制系统设计

无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)的应用场景的多样化及复杂化对飞行器的功能、性能、安全性提出了新的挑战。提出一种兼具垂直起降、空中悬停和高速飞行能力且安全性更高的新型单涵道式飞行器整体设计,分析并推导飞行器的动力学方程以降低系统的耦合性。为了提高系统的实时性与鲁棒性,在飞行器软件系统中移植UCOSⅢ,并基于双闭环比例微分积分(proportion integral derivative,PID)算法设计其姿态控制器。通过Unity3D和C#编写兼具模拟飞行的地面站程序实现多平台控制,最终完成飞行器样机的总体设计且通过试飞实验验证其飞行性能。研究成果对单涵道飞行器的实际工程应用具有重要的借鉴意义。