无人机地面滑跑前轮方向舵联合纠偏控制系统设计

针对无人机地面滑跑过程中的侧向纠偏问题,建立了无人机地面滑跑的全量非线性模型;通过机轮坐标系的引入,重点分析了地面作用力模型的建立方法;为了使用经典控制理论进行控制系统的设计,通过控制指令分配,将多输入单输出的无人机滑跑模型转化为单输入单输出的系统;利用该模型,以某型民用无人机的具体参数为基础,设计了前轮和方向舵联合偏转的滑跑纠偏控制系统;仿真结果表明,所设计系统满足性能指标要求;与单独前轮纠偏、单独方向舵纠偏方案进行了对比,结果表明,采用前轮和方向舵进行联合纠偏,不但可以兼顾低速和高速时的纠偏效果,而且提高了系统的抗风能力。

飞翼布局无人机地面滑跑纠偏控制系统设计与仿真

地面滑跑是轮式无人机自动起降的一个重要阶段,无人机在滑跑时的运动特性相当复杂,与空中飞行时的特性相差较大,具有很强的非线性,难以准确建模,因此有效地控制无人机实现直线滑跑是无人机自动起降中的难点。尤其对于飞翼布局无人机,由于其不具有气动效率较高的常规垂尾方向舵,只有气动效率较低的阻力方向舵,难以应用常规控制方法有效地实现滑跑纠偏控制,针对此问题提出了一种应用主辅模糊控制器相结合的多重模糊控制方法,在地面滑跑侧向控制中采用主轮差动刹车和阻力方向舵联合纠偏的控制方式,解决了飞翼布局无人机地面滑跑航迹纠偏问题。仿真结果表明,应用这种多重模糊控制方法可以很好地实现飞机的自动滑跑纠偏,使飞机在地面滑跑阶段基本实现无超调无振荡自动滑跑纠偏。

轮式无人机地面滑跑模型的建立

无人机地面滑跑模型的建立是起飞、着陆阶段地面滑跑控制律设计及实时系统仿真开发的基础。建立某轮式无人机的起落架模型和轮胎模型,将无人机质量分为弹性支撑质量和非弹性支撑质量两部分,在无人机滑跑时,对两部分进行动力学分析,建立无人机的地面滑跑模型,并对无人机地面滑跑模型进行加速和减速滑跑的仿真测试,最终的仿真结果表明模型正确。

摇臂式起落架无人机地面滑跑数学模型与仿真

针对具有摇臂式起落架无人机的地面滑跑数学建模问题,通过充分地分析无人机起落架缓冲器的运动特性,考虑机轮滚动摩擦特性、主轮刹车特性及机轮侧偏力对无人机的作用,同时考虑气动力及其力矩,根据刚体动力学和运动学理论,建立能全面反映无人机地面滑跑物理运动特性的六自由度非线性全量数学模型。以某无人机为例,进行了数学建模与仿真分析。仿真结果表明,所建立的六自由度非线性全量数学模型能真实地反映出无人机地面滑跑物理运动特性。

直升机地面滑跑飞行力学研究

在直升机地面滑跑模型中引入了精确的飞行力学模型,形成了直升机地面滑跑飞行力学模型。以Peters/He广义动态入流理论建立入流模型,采用等环面积法划分桨叶微段,以叶素理论建立旋翼气动模型。以刚体动力学方法建立直升机地面滑跑模型。使用试飞数据对模型进行验证,吻合较好。文中对直升机地面滑跑进行计算分析,得到了操纵、姿态等的变化规律,为飞行员地面滑跑操纵提供了建议。

无人机地面滑跑精确建模与仿真

无人机在自动起飞和自动着陆阶段,都要经过地面滑跑的过程。全面分析了无人机地面滑跑中所受地面力及力矩,基于刚体动力学和运动学理论建立了六自由度非线性方程,并对四点式布局的起落架进行精确的数学建模与计算机仿真。

高速无人机地面变速滑跑转弯方向稳定性研究

高速起降无人机地面滑跑过程中受到轮胎力、气动力、舵面力等多个非线性因素的影响,容易发生转弯失控,在地面打转甚至冲出跑道等严重事故。目前利用分岔理论分析飞机地面滑跑非线性转弯系统稳定性时,都是基于匀速滑跑的平衡态系统,无法分析加减速对非线性非自治飞机地面滑跑系统稳定性的影响。对此,提出利用达朗贝尔原理将非线性动态系统转化为等效非线性平衡态系统进行分岔特性研究。在MATLAB/Simulink中建立无人机非线性地面变速滑跑动力学模型,并基于达朗贝尔原理在系统模型中引入惯性力,将系统转化为等效平衡态系统,进而利用数值延拓法对系统全局稳定性及分岔特性进行求解,分析了无人机变速滑跑过程中加速度对无人机转弯方向稳定性的影响,并对系统出现的鞍结分岔现象、Hopf分岔现象进行分析。通过对3种典型工况下无人机的运动状态和受力进行分析,揭示了无人机地面变速滑跑转弯时发生方向失稳的本质与机理。同时,在加速度单参数分岔分析的基础上,采用开折方法,将前轮转角作为附加参数引入无人机地面滑跑动力学模型,进行双参数分岔分析,讨论了双参数组合对无人机地面滑跑方向稳定性的影响规律,并就双参数分岔过程中新出现的BT分岔、GH分岔和ZH分岔现象进行了讨论。

某型飞机模型飞行试验地面滑跑控制研究

地面滑跑纠偏的目标是控制飞机沿跑道中心滑行,避免因发动机安装偏差、侧风扰动、跑道不平、飞机结构不对称等非理想特性,出现飞机滑出跑道的情况。首先建立飞机地面滑行动力学方程,并分析三轮、两轮滑跑阶段的受力情况,在此基础上设计了副翼、方向舵与前轮联动的控制策略。在Simulink平台上搭建飞机的地面滑跑全量非线性模型,仿真验证了纠偏控制律结构和逻辑的正确性。试验结果表明,滑跑纠偏控制系统空地状态切换平稳,在低速和高速阶段均具有良好的控制效果。

新型变摩擦滑橇式飞行器滑跑纠偏

相较于轮式起落架,结构轻巧紧凑的滑橇式起落架更适用于扁平化的高超声速飞行器,然而前轮后橇布局所固有的地面力学特性使得飞行器在中速滑跑阶段存在严重的航向失稳问题。针对滑橇式飞行器滑跑航向稳定性较差的问题,提出了一种具备航向增稳功能的新型变摩擦滑橇式起落架。建立了滑橇式飞行器的非线性地面滑跑动力学模型,考虑了气动载荷、地面载荷和纠偏机构模型;基于摩擦特性试验结果得到了滑橇及摩擦材料摩擦系数的多参数拟合公式,并将其代入所提滑跑模型以提高精度;引入积分视线(ILOS)法建立了滑橇式飞行器滑跑纠偏控制系统,并采用粒子群算法优化控制参数。试验结果表明:滑橇及摩擦材料的摩擦系数均随速度和压强的增加先增大后减小;典型初始工况下的滑跑仿真结果验证了基于变摩擦滑橇纠偏控制的有效性;当摩擦材料摩擦系数从0.3增至0.4时,飞行器地面滑跑安全边界提升16.6%。

高速无人机着陆滑跑纠偏联合仿真研究

针对高空高速无人机着陆地面滑跑过程中的侧向偏移问题,建立了差动刹车和方向舵联合纠偏控制系统。使用动力学软件LMS Virtual.Lab Motion建立了包含阻力伞、气动舵面和起落架等设计因素的全机动力学模型,并与Matlab/Simulink控制模型进行全无人机着陆滑跑联合仿真分析,验证了在侧风情况下无人机着陆滑跑纠偏性能。仿真结果表明,所设计控制系统满足性能指标要求,在无人机的整个滑跑阶段均有良好的抗风纠偏效果。

基于L_(1)方法的某型无人机滑跑纠偏控制

提出了一种采用方向舵和前轮联合作用的无人机地面滑跑纠偏控制方案,建立了包括起落架压缩特性和轮胎侧偏特性的无人机地面滑跑模型。针对不同速度下无人机运动特性的不同,并且考虑到纠偏过程平稳的要求,设计了一种变参数串级控制方案。仿真结果表明,所建模型合理可用,L_(1)滑跑纠偏控制方法在指令跟随方面与传统PID方法性能一致,在抗干扰方面比传统PID方法性能优越。

“地面滑行时前轮跑偏”故障的分析

本文通过对737NG系列飞机前轮转弯系统原理介绍为出发点,结合作者在国航重庆维修基地工作多年的排故经验,针对经常出现的"地面滑行时前轮跑偏"这一故障信息,总结出了一套切实可行的快速排故方法,供大家研究讨论。

某飞机着陆过程中的抗侧风能力分析

通过对某飞机着陆过程中的抗侧风能力分析,介绍了影响飞机抗侧风能力的几个主要因素,并给出了提高飞机抗侧风能力的措施,重点对飞机地面抗侧风能力进行了介绍。研究结果对改进改型飞机提高抗侧风能力有一定的参考价值。

运输类飞机失配平起飞试飞技术研究

误配平起飞是适航标准中对误操作起飞验证的关键科目之一。通过对误配平起飞的动力学进行分析,得到了误配平起飞造成起飞特性改变的原因,结合适航条款的要求,对试验方案进行分析设计,给出了试飞方案的设计思路和试验结果对比方法。

眼动仪对提升基础模拟飞行能力的量化研究

为探究眼动仪辅助模拟飞行训练时对模拟飞行能力的提升效果,选取50名飞行学员分2组,实验组被试配以眼动仪进行模拟飞行实验,完成了飞行实训的学员根据眼动轨迹对其操作进行指导讲评;对照组的被试不使用眼动仪,根据其飞行轨迹图进行讲评。实验分设3个子实验:地面滑跑组、直线飞行组和转弯爬升组。对实验组和对照组的绩效进行差异显著性分析,结果显示,3组实验中实验组的绩效均显著优于对照组的绩效,说明眼动仪对于提升基础模拟飞行能力有一定的作用。

某型飞机起飞航迹计算

根据飞机铅垂平面内的质心运动方程,建立飞机地面滑跑和空中上升计算模型,并根据任务要求,计算了某型飞机在两种不同条件下的起飞滑跑距离及空中上升航迹。计算结果表明,两种不同条件下飞机的起飞航迹差异较大。文中提供的飞机起飞航迹的计算方法和结果合理准确,可为飞机安全起飞提供理论依据。