地形跟随中航迹跟踪模型预测控制方案设计

针对地形跟随飞行中的航迹跟踪问题,设计了航迹跟踪模型预测控制器,并讨论了模型预测控制中时域参数切换的自适应方案设计。首先,结合被控对象的特点,设计了用于实现全局稳定跟踪参考航迹的模型预测航迹控制器,并对控制器展开了稳定性分析。然后,充分发挥模型预测控制的预测能力,进行了航迹跟踪方法和综合误差评价策略设计。同时,通过分析不同航迹段的跟踪需求,设计了自适应调整模型预测控制中时域参数的优化方案。仿真验证结果表明,自适应方案相比固定时域方案航迹跟踪精度更高、飞行颠簸小、稳定性好,预设的评价指标函数能有效评估跟踪性能。

改进蚁群算法在地形跟随航线规划问题中的应用

针对飞机地形跟随航线规划需要,提出了一种基于改进蚁群算法的通用解决方案。该方法通过空间等分的思想将三维地图重构为解空间,并通过一系列改进措施提升蚁群算法效率,包括围绕加强蚁群中最优蚂蚁的正增益、减弱最劣蚂蚁的负增益,设计信息素更新策略;综合考虑可行航路点距离、高度、转弯角度的影响,设计节点移动策略;采用粒子群算法,智能优化求解蚁群算法的核心参数等,实现地形跟随航线的快速生成。通过具体算例验证了该方法的先进性和可行性。

基于地形跟随模型的极限告警曲线计算方法

近年来由于地形因素导致的民航飞机撞地事故频发,为提高通航飞行安全系数,减少事故悲剧,提出一套可靠有效的基于地形跟随模型的极限告警曲线计算方法。根据全球数字地形数据进行地形跟随航迹规划,构建飞机的基本运动模型和碰撞模型,利用每个规划航迹点的飞行状态,建立对应的告警方法;针对触发告警的情况,根据避障操作过程提出极限告警点的计算方法;最后利用插值拟合方法得到一条完整的极限告警曲线。仿真验证可知,该算法拟合出的极限告警曲线合理有效,飞行器在按照固定航路飞行时,通过快速对比航向与该极限告警曲线的交点,即可快速得到告警信息和合理的极限避撞方案。

自动地形跟随控制律设计

基于飞行高度偏差和航迹倾角偏差联合控制,设计了两种适用于超低空突防的自动地形跟随控制方案。两种方案均能保证飞机沿紧贴地形且随地形起伏变化的地形跟随参考航迹飞行。

飞行器地形跟随方法探优与仿真

文中研究飞行器低空突防的地形跟随问题,基于布特沃斯地形模型,建立了飞行器撞地概率仿真模型,在各典型巡航条件下进行了大量的撞地概率仿真计算,并对仿真结果进行了深入地统计分析和研究,在此基础上,设计了相应的控制系统并确定了合理的控制参数,对飞行器地形跟随进行了飞行仿真。仿真结果证明了该模型的正确性和有效性。

光流控制地形跟随与自动着陆

将一种自研的光流传感器安装到飞行平台上,利用光流信息控制飞行器的地形跟随和自动着陆.测试了光流传感器的测量性能,建立了飞行器的运动模型,开发了基于光流反馈的地形跟随控制算法,提出了光流自动着陆的控制规律,并进行了数学仿真和硬件在回路的实时仿真验证,实验结果表明:光流信息可以一种相对简单的形式来巧妙地同时控制飞行速度和飞行高度,保证飞行器安全地执行多种飞行任务,实验证明了光流传感器在飞行控制中具有工程可行性.

地形跟随坐标下的中尺度模式气压梯度力计算误差分析及其改进方案

地形跟随坐标系中水平气压梯度力的算法一直是困扰数值模式发展的关键问题之一。目前数值模式中使用的方法只能在天气尺度的模式中部分缓解气压梯度力的计算误差问题。在高分辨率中尺度模式中,随着地形坡度的进一步加大,气压梯度力的计算误差问题更加突出。作者通过理想场的计算分析了几种主要气压梯度力算法的误差,结果显示在中尺度模式分辨率下,计算的水平气压梯度力不但不收敛于真值,而且随着地形坡度的加大或模式分辨率的提高,计算误差逐渐增大。作者提出了基于静力方程订正的回插等压面改进方案,理想场的计算结果表明该方案的计算误差可显著减小,在典型中尺度模式参数的设置下计算精度可达10-6m/s2。其最大特点是随着模式分辨率的提高,该方案的计算误差将逐步收敛到零。

总能量控制原理在地形跟随飞行控制中的应用

应用总能量控制原理设计了控制飞行高度的地形跟随飞行控制系统,并通过引入飞行高度和飞行速度的偏差控制,基本消除了总能量控制系统存在的稳态误差;引入俯仰角和俯仰角速率反馈回路以增加阻尼,消除俯仰角振荡,最后对该系统进行了解耦性能和地形跟随仿真。结果表明,用总能量原理设计的地形跟随飞行控制系统体现了飞机升降舵和油门杆一体化设计的思想,可实现飞行速度/航迹角的解耦控制,对给定地形可达到良好的跟随效果。

地形跟随飞行控制系统的仿真研究

首先通过对线性规划问题加以简化规划出了理想的飞行参考轨迹,然后采用预测函数控制计算控制指令,使飞机自动地跟踪已规划出的最优参考轨迹,最后针对各种典型地形进行了数字仿真,大量的数字仿真表明该方案符合地形跟随系统的要求。

一种地形跟随飞行控制系统的非线性设计方法

提出了一种非线性控制方法。该非线性控制方法体现了按误差大小自动调整误差和误差变化对控制作用的权重。该方法具有带优化的修正函数,并且以解析形式表达,因此便于控制器参数调整与控制系统优化设计,可设计出高精度的非线性控制系统。用该方法对某型飞机地形跟随飞行控制系统进行了设计与仿真,并与常规控制方法进行了比较。仿真结果表明:用提出的非线性控制方法设计的地形跟随飞行控制系统具有优良的地形跟随性能。

地形跟随/地形回避实时仿真系统的设计与实现

为了验证低空突防系统中的地形跟随/地形回避关键技术,设计了一套分布式实时仿真系统。该系统由主控机、地形跟随/地形回避(TF/TA)计算机和视景演示计算机组成。TF/TA计算机采用先进的嵌入式实时操作系统VxWorks进行TF/TA飞行轨迹规划,实时地形匹配,以及模拟雷达的实时数据生成。该系统可以验证算法,模拟飞机在空中飞行的实际效果,为TF/TA系统的试飞验证提供必要准备。

基于模糊PID控制的地形跟随系统设计

系统控制精度、抗干扰能力和飞行过载是衡量地形跟随系统性能的三个重要的指标;通过对传统的基于航迹角PID控制的地形跟随系统进行分析,引入法向加速度信号,构建了一种模糊PID控制器,设计出一种基于法向加速度模糊PID控制的地形跟随系统;在MATLAB平台下对该系统进行数字仿真,结果表明:所设计系统的法向过载幅值减小,系统的越顶超调显著降低,在常值干扰信号下系统抗干扰能力明显优于传统PID控制系统;验证了所设计方案的合理性和可行性。

无人飞行器基于前视序列图像的地形跟随技术

针对飞行器未知环境下自主地形跟随问题,提出了基于前视序列图像天地线的地形跟随方法,并利用适应角法设计了制导律,该方法利用被动成像实时探测飞行前方地形信息,降低了对数字地图保障及高精度导航的需求。六自由度非线性数学仿真结果表明:基于前视序列图像天地线的方法较传统基于数字地图的方法,地形跟随平均离地高度可降低35%以上,可大幅提高飞行器超低空突防性能。

地面管道无人机巡查起伏地形跟随方法

在利用无人机对地面管道巡查时,一般较理想的作业飞行高度是100 m左右,无人机在飞行时会沿初设高度进行定高飞行,如果在飞行途中遇到起伏地形,需要人为提前探查地形,调整飞行高度,这种方法会加大工作量,而且遇到GPS信号较弱区域容易产生较大误差。另外,也可以采用自动测距的方式来实现智能飞行,通过在无人机上搭载激光测距仪、声纳测距仪等设备进行主动测距,其优点是精度高,但这种形式会增加无人机载荷及其成本。针对以上问题,提出一种基于单目定焦摄像机图像的视觉测距方法,根据小孔成像原理对管道图像特征进行提取分析,得到无人机距离管道的实际距离。该方法简单高效,有利于实现巡线工作自动化。

基于数字地图的地形跟随系统设计与仿真

在Matlab平台下建立了一种随机地形数字地图,在此基础上,运用适应角法设计了一种被动式地形跟随系统控制方案。最后对所设计的控制方案进行仿真分析,仿真结果显示,所设计的系统控制方案可行、有效。

地形跟随飞行轨迹设计与仿真验证

研究优化低空突防地形跟随飞机过顶时的飞行轨迹,飞行要求稳定性和快速性,减小超调,实现地形跟随飞机"平飞推跃"过顶。为达到理想地形跟随轨迹,提出设计抑制函数,建立某型飞机的数学仿真模型,搭建控制航迹倾角的地形跟随系统结构,在MATLAB软件平台上对抑制函数进行仿真,结果表明,采用抑制函数能够减小过顶超调,缩短暴露时间,实现"平飞推跃"过顶,改善了飞机过顶综合性能。证明所设计的抑制函数能够满足地形跟随需要,并优化了过顶跟随轨迹动态性能。

地形跟随中的航迹规划与跟踪

航迹规划与航迹跟踪的结合是无人飞行器执行地形跟随任务的方案之一。根据目标区域地形高程数据,将地形跟随最优航迹规划转化为二次规划问题。以矢量场法为制导策略,并给出可行矢量场的参数设计和以航迹倾斜角为被控量的航迹跟踪控制器。仿真验证规划结果满足地形跟随的预定安全高度要求和飞行器机动性能约束,所提制导策略具备精确且可靠的航迹跟踪能力,两者结合可有效完成地形跟随任务。

地形跟随/地形回避雷达数学模型的实现

综合地形跟踪/地形回避(TF/TA)是新一代低空突防技术,它能充分利用地形掩蔽提高飞行器生存能力,其核心部分是地形雷达,它的主要功能是获取精确的地形数据。本文通过分析雷达功能,参照其工作原理,设计出了该雷达的数学模型,并运用面向对象技术对其进行了实现。

奇异值灵敏度特征结构配置在地形跟随系统中的应用

用特征结构配置与奇异值灵敏度分析相结合的方法，为某飞机设计了地形踉体系统控制器，并在系统结构参数变化与风干扰条件下，验证了系统的鲁棒性．大量的数学仿真在明，该系统已达到了地形跟随系统的规范要求．

基于模糊控制方法的自动地形跟随系统设计

对飞机纵向地形跟随控制系统控制律的设计问题进行了研究。为了消除干扰,提高跟踪效果,首先以飞机的纵向运动状态为研究对象,建立了相应的自动地形跟随控制系统结构模型,再应用模糊控制的方法分别通过控制航迹角和控制法向加速度两种方案设计了飞机纵向地形跟随系统的控制律,同时给出了仿真验证的模型,然后对模型各个输出的特性以及地形跟随的效果进行了仿真验证,仿真结果表明,设计的控制系统得到了良好的地形跟随效果,最后以控制航迹角的系统响应曲线为例,通过与传统的PID控制效果进行对比,说明经过模糊控制的系统具有良好的抗干扰性。