永磁无刷直流电机伺服系统全数字化设计

基于DSP的全数字化无刷直流电机伺服系统,由包括DSP和片外存储器的以TMS320F240组成的小系统,及反馈信号采集模块2部分组成。系统原理是:三相交流输入经整流、稳压后为逆变电路提供直流电源,逆变电路所需的触发信号则由DSP提供,输出占空比可调的PWM信号通过调整的宽度控制功率管的开关时间,实现对无刷电机的控制。其数学模型的建立条件为电动机的气隙磁场沿气隙方波分布、绕组通电时磁通忽略不计、功率管压降为恒值、各相绕组对称。伺服系统采用内环为电流环,外为速度环,最外为位置环的三环串级控制结构。运行结果表明,采用这种控制方案可使系统取得良好的控制效果。

轻型飞行模拟器运动平台自适应模糊反步控制

轻型飞行模拟器6自由度运动平台是典型的并联机器人系统,具有高度的非线性,对其进行运动控制是一项具有挑战性的工作。目前的研究大都只考虑了平台动态特性,但在实际应用场合执行器的动态特性不可忽视。针对轨迹跟踪这一典型控制任务,本文建立了考虑执行器动态特性的平台动力学模型。同时利用反步技术,提出了一种控制结构,综合使用了间接自适应模糊控制方法和计算力矩控制方法。该控制律不但能够对系统参数的变化做出实时的补偿,保证轨迹跟踪的稳定性和精度,而且无需解算复杂的回归矩阵,计算负荷小。通过对平台系统的实验表明,自适应模糊反步控制器跟踪精度优于传统的PD控制器,而且能对动平台负载的变化作出有效的补偿。

基于模糊干扰观测器的电动Stewart平台自适应模糊控制

建立了一个电动Stewart平台的统一动力学模型,并基于它设计了一种新型的自适应模糊控制算法。这个统一的动力学模型在任务空间中使用了Newton-Euler方法建立,同时结合了平台动力学和执行器动力学模型。自适应模糊控制算法使用计算力矩方法设计运动平台标称模型的逆动力学控制器,然后使用基于模糊干扰观测器的自适应模糊控制器对模型的不确定性和外部扰动进行补偿。通过数值仿真分析表明,在不引入高增益控制器的情况下,成功地消除了平台参数的不确定性和外部干扰的影响,保证了平台的跟踪性能。

飞行模拟器运动平台关节空间自适应模糊控制

提出了一种飞行模拟器并联运动平台的轨迹跟踪算法,用来补偿由于分支执行器力矩饱和所引起的轨迹偏移和控制器性能的下降。该算法分为实时轨迹修正模块和关节空间控制器模块两部分。对于任务空间中的参考运动轨迹,如果任何分支执行器发生饱和现象,实时轨迹修正模块将利用运动平台的动力学模型对参考加速度进行修正,同时在非饱和状态下补偿饱和修正所带来的参考轨迹与修正轨迹之间的偏差。关节空间控制器模块以饱和修正轨迹作为输入,使用计算力矩控制器并结合了带饱和补偿的模糊干扰观测器和分支速度观测器,使得存在外部干扰和无分支速度测量情况下,控制器能保证稳定并保持良好的跟踪特性。仿真结果验证了算法的有效性。

基于滑模变结构控制的高精度交流伺服系统的设计与仿真

本文根据滑模变结构理论提出一种速度调节器的设计方法 ,并利用 Matlab5 .0进行了仿真实验 ,仿真结果表明由此构成的三闭环交流位置伺服系统具有定位无超调 ,无静差 ,响应速度快 ,鲁棒性强等优点 ,最后 ,讨论了滑模控制器各参数的选择对系统性能的影响。

仿真技术在民航专业课教学中的应用初探

民航事业的现代化需要人才培养的现代化。本文针对民航专业课教学进行了有益的探索,将仿真这一新兴技术应用于专业课的教学过程中。在通常原理讲解的基础上,基于Matlab/Simulink、开源飞行仿真软件和飞行模拟器等多种仿真手段,加深学生对概念和原理的理解,使他们对飞机的各个系统有更直观的体验,激发他们的学习兴趣,有效提升专业课教学的质量。

半主动控制起落架缓冲性能初步研究

建立了半主动控制起落架缓冲动力学数学模型,模型中流量系数是油孔等效面积、流量或压差的函数,不再是固定值,而是变量。利用定油孔起落架的落震试验对该模型进行了校验。设计了两个简单控制律,第一个控制律按传统变油孔设计准则给定,第二个控制律按给定吸收功量时峰值载荷最小的准则设计。通过数字仿真对这两种控制律下的起落架和被动式起落架的缓冲性能进行比较。结果表明,半主动控制在提高起落架缓冲性方面有较大潜力。

基于磁流变阻尼器的起落架摆振半主动控制

根据能量法建立了磁流变阻尼器等效线性阻尼系数与电压和振幅的函数表达式;建立了起落架摆振半主动控制的数学模型,采用最大能量耗散的控制策略实现了基于磁流变阻尼器的减摆;讨论了不同稳定距下,飞机滑跑时发生摆振的临界速度随垂直载荷的变化。仿真结果表明,在飞机滑跑速度范围内,磁流变阻尼器减摆性能明显优于油液式减摆器的减摆性能,能够完全抑制摆振,并且对某些系统参数的变化具有鲁棒性。

基于高速开关阀的起落架着陆冲击载荷控制

选用并联组合高速开关阀作为起落架半主动控制执行器。针对起落架的着陆冲击这一瞬间过程,本文未采用常规的脉冲流量控制方法而是采用直接电压控制方法;考虑了高速开关阀的离散性和迟滞性,建立了基于高速开关阀的起落架半主动控制缓冲动力学模型;按给定吸收功量时峰值载荷最小的准则设计PD控制律。仿真结果表明,基于高速开关阀的起落架半主动控制方法对着陆冲击振动有较好的控制效果。

基于手掌分割的摄像机阵列手部定位技术研究

人手的三维空间定位是虚拟现实交互中的关键技术之一。人手目标是具有多自由度的柔性体,而且运动范围较大,难以准确定位。提出一种基于手掌分割的摄像机阵列手部定位技术,可以有效解决上述两大难点。该方法首先对单摄像机采集到的图像进行基于颜色的手部整体轮廓信息提取。然后,通过分析轮廓特征分割手掌。以手掌为近似刚体,在二维图像中对手掌进行定位。最后,智能选取摄像机阵列中符合定位要求的多个摄像机,应用摄像机配对、投影几何以及最小二乘法估计人手目标的三维位置。实验结果表明,该方法抗干扰性好,对不同手型的适应能力强。同时应用多摄像机进行手部定位,不仅跟踪范围广,而且可以在标定困难的环境中,应用未标定的摄像机阵列获得较高的精度。

头盔伺服系统执行机构的动力学建模及其验证

首先对头盔伺服系统的执行机构——6URHS并联机构进行了运动学分析,建立了丝杠运动状态、螺母运动状态与动平台运动状态间的关系式;其次,采用牛顿-欧拉法对驱动分支及其构件进行了动力学分析,建立了驱动分支整体和包括螺母在内的部分构件的牛顿与欧拉方程,考虑了螺旋副摩擦力的影响,推导完成了封闭式的6URHS并联机构动力学方程;最后,采用MATLAB分别建立了6URHS并联机构的动力学模型和Simulink虚拟样机,对两者进行了动力学响应对比实验。实验结果表明:对于同一组驱动力矩输入,动力学模型与虚拟样机的动力学响应基本一致,动力学模型同虚拟样机的准确度相仿。另外,还进行了动力学仿真程序的轨迹跟踪实验,对驱动力矩进行了计算与分析。

现代起落架缓冲系统的发展

起落架缓冲系统是起落架的重要组成部分,其性能的优劣直接影响到飞机结构强度、飞行安全和乘坐舒适性。本文主要针对基于流体阻尼原理工作的起落架缓冲系统,首先回顾了传统缓冲器即被动型缓冲器,然后讨论主动及半主动控制技术的国内外发展情况;分析了该领域存在的若干问题;介绍了作者近期所进行的相关研究工作。

虚拟座舱环境头颈部sEMG采集相关肌肉研究

针对虚拟座舱环境下飞行员头部运动实时准确检测问题,在对头部运动特性进行分析的基础上,系统性地总结了人体头颈部sEMG信号采集的相关研究文献。针对头部突然旋转和俯仰运动,通过实验验证已有的sEMG信号采集方法,确定了利用sEMG信号进行头部运动检测时所需要研究的肌肉及准确的肌肉位置标识以及电极放置方法。

基于SimHydraulics某直升机液压系统仿真

随着现代航空业的迅猛发展,直升机正发挥着越来越重要的作用。以Sim Hydraulics软件为基础,通过分析直升机液压系统的组成与工作原理,建立了某直升机液压系统的仿真模型与堵塞故障模型,并进行了仿真研究。仿真结果表明了模型的有效性,为后续直升机飞行仿真模型的建立奠定了基础。

基于PSO算法的飞机垂直剖面优化仿真研究

飞机垂直导航功能能够完成寻找最优垂直飞行剖面的任务,是飞行管理系统重要的组成部分。以波音737-800为例,建立能量状态法下飞机运动模型,通过最优控制理论得到飞行成本的控制模型,基于粒子群优化算法(PSO),将飞机垂直飞行剖面分为爬升、巡航、下降3个阶段,分阶段通过Matlab进行优化仿真,得到了飞机垂直飞行剖面中的最优飞行轨迹。优化效果明显,有助于航空公司提高飞机飞行效率,降低飞机运行成本。

基于视觉伺服的手部跟踪仿真研究

在虚拟现实技术中,手势是人机交互中一个至关重要的直接输入方式,目前能满足人机交互过程中手势输入的方式仅有数据手套,这种方式存在一些缺点,如不能保证交互过程中的无束缚性和自然性,并且需要复杂的标定和安装过程。计算机视觉为获取手部的三维位置提供了一种更加自然且没有接触的方法,但重点在于解决手部跟踪运动过程中的自遮挡问题。分析了基于视觉伺服的手部跟踪技术,并针对Stewart机器人的动力学模型进行了仿真实验,结果表明该方法能够完成利用主动视觉解决手部跟踪运动过程中的自遮挡问题,进行手部跟踪的任务。

飞行模拟器EGPWS地形显示模块研究及仿真

增强型近地警告仿真系统(EGPWS)已经成为现代商用客机训练仿真用飞行模拟器不可或缺的一部分。文中对EGPWS仿真系统核心模块——前视地形显示模块进行了研究和分析。利用GDAL库建立了地形数据库;通过空客A320的飞行动力学模型获取了飞机的实时飞行数据;设计和实现了前视地形显示的仿真算法;在MFC中利用OpenGL进行绘图,完成了地形缩放和跟踪航路显示功能。整个仿真实验达到了真实的仿真效果,对EGPWS研究和应用有一定的促进意义。

飞行模拟环境下人体运动感知系统设计研究

研究设计了一种实时的人体运动感知系统,在人体运动感知模型的基础上加入飞机动力学模型,并采用经典洗出算法将飞机的实时运动洗出为模拟器平台的运动输出,作为人体运动感知模型的运动刺激输入。可实时输入飞机的控制信号,并同时观察飞机、洗出滤波器输出的运动状态及人体分别感知到的两者的运动信息。仿真结果表明,系统具有很好的实时性和人机交互性,对进一步研究飞行模拟环境下的人体运动感知具有重要作用。

基于ANFIS的进近阶段飞行员操纵模型设计

自适应神经模糊系统(ANFIS)中的模糊推理部分能有效地模拟飞行员在操纵时的感知、决策、执行过程,人工神经网络部分能对复杂的非线性系统进行自适应学习,因此利用ANFIS对飞行员的操纵行为进行建模是非常合适的。本文基于CESSNA 172模拟器设计了飞行员在环的人机实验,通过实验采集了进近阶段飞行员的操纵数据和飞机实时响应数据,将数据处理后作为ANFIS的输入输出训练得到飞行员在进近时的操纵模型,并对模型预测效果进行了验证。ANFIS训练得到的操纵模型既可以作为进一步研究飞行员操纵行为的工具,也可以作为评判飞行员进近时操纵表现的标准。

飞行管理系统水平导航功能仿真研究

飞行管理系统是帮助飞行员实现全自动飞行的重要飞机航电子系统,极大的提高了飞行员的飞行效率。水平导航功能是飞行管理系统的核心功能之一,本文对飞行管理系统的水平导航功能进行仿真研究,对水平导航的导航源惯性导航系统和GPS导航系统进行分析,利用卡尔曼滤波算法构建了水平导航功能的仿真模型,建立了系统状态方程和误差方程,完成了仿真。