基于大气紊流的四旋翼无人机智能控制策略

四旋翼无人机执行任务时会受到大气紊流对姿态的干扰,为此提出一种运用变论域模糊理论优化传统PID控制器的方法。根据运动学方程建立了控制精度更为准确的四旋翼无人机非线性模型。由于大气紊流具有随机性强的特点,基于Dryden模型得到了大气紊流的分量模型。考虑到传统PID控制器抗干扰能力不足,因此,结合可变论域模糊控制设计出了变论域模糊自适应PID控制器。在Simulink环境下对两种控制器先后加入了大气紊流和阶跃响应干扰进行仿真比较,结果显示,优化后的控制器鲁棒性和稳定性均优于PID传统控制器。

大气紊流对空中加油软管锥套运动的影响

为研究大气紊流对软管锥套运动的影响,将空中加油软管质点离散化,从软管、稳定伞空间受力出发,建立了软管锥套的动力学模型,并对其运动进行了仿真计算和分析。仿真结果表明,在晴空大气紊流作用下,锥套会产生高频振荡。高度一定时,大气紊流对软管锥套运动的影响随加油机速度的增大而减小;真速一定,加油机高度小于11 km时,锥套运动幅值和高度没有单一的线性关系,当高度大于11 km后,锥套运动幅值随高度的增加而减小;表速一定时,大气紊流对软管锥套运动的影响随加油机高度的增大而减小。

Von Karman模型三维大气紊流仿真理论与方法

基于三维紊流场相关函数矩阵,用蒙特卡罗法仿真生成Von Karman模型三维空间大气紊流场,实现了对复杂的Von Karman模型的精确推导和应用,仿真流场的相关特性在理论上可以任意逼近Von Karman理论模型.通过提高白噪声序列的白化程度及优化蒙特卡罗算法的方法提高了仿真精度和效率.数值仿真结果证明:所生成的空间大气紊流场符合模型特性,具有较好的统计特性和仿真精度,满足实时飞行仿真对紊流场数据的要求.

用蒙特卡罗法仿真生成三维空间大气紊流场

基于三维紊流场相关函数矩阵用蒙特卡罗法仿真生成三维空间大气紊流场 ,并用理论证明和紊流场数值检验的方法 ,证明这样的空间大气紊流场较好地符合所选用的大气紊流模型 (如 Dryden模型 ) ,且具有良好的均匀性和各向同性。三维空间大气紊流场可用于飞机飞行仿真 ,尤其是多架飞机在大气紊流中飞行的仿真 (如空中加油、编队飞行 )。

大气紊流作用下超音速二元机翼的脉动响应

以二元机翼为研究对象,研究大气紊流作用下系统的脉动响应。将气动力分解为简谐振动气动力和脉动气动力两部分,采用随机场的三角级数合成法得到作用在机翼上的脉动压力,运用随机理论对机翼均方根响应值进行分析,着重考查了平均来流速度、湍流尺度、湍流强度等对系统均方根响应的影响。结果表明,系统的均方根响应随速度的增大而增大,在流体速度小于线性临界颤振速度时,其变化很平缓,当速度超过临界颤振速度时,其均方根响应迅速增大。而均方根响应几乎随紊流强度的变化呈线性增长,但其对紊流尺度的变化不很敏感。

基于Von Karman模型的三维大气紊流仿真

为提高飞机飞行动力学系统的仿真逼真度,提出一种新的大气紊流模型,并研究出在实时仿真中的实现技术。改变以前基于D ryden模型的建模方法,对不能直接用于仿真模拟的Von Karman大气紊流模型进行有理化处理,得出逼近于VonKarman模型的新的紊流模型,确定新的滤波器参数,从而在时域内实时生成大气紊流。通过频域上的分析比较和时域的仿真计算,结果表明该模型生成的紊流比以往的D ryden模型更好地符合了大气数理统计特性,并解决了Von Karman的仿真实现问题。数值模拟算法可直接应用于模拟器的空气动力学运动方程,从而使飞机在风场中的模拟更加真实,对模拟器的研制具有实际意义。

三维空间大气紊流场生成与扩展方法

为了提高飞机穿越大气紊流场时的实时飞行仿真逼真度,提出了三维空间大气紊流场的生成与扩展方法。采用Von Karman模型,在频域空间直接进行蒙特卡罗法随机抽样,经三维傅立叶逆变换得到三维空间大气紊流场。基于傅立叶变换的复共轭对称特性,生成实的紊流场。在飞行仿真过程中,对预先生成的无因次紊流场进行有因次化,保证紊流场尺度和强度随飞行高度动态变化。运用基于对称扩展的紊流场扩展方法,保证生成的局部空间紊流场有效扩展为大范围连续紊流场。仿真结果表明:生成的三维紊流场在对称扩展前、后均符合Von Karman模型,且与基于紊流场相关函数矩阵的生成方法相比,新算法计算速度快,存储空间需求少,更适于实时飞行仿真。

农林飞机超低空飞行大气紊流影响研究

在建立农林飞机超低空飞行时的大气紊流模型基础上,结合频域和时域两种计算方法研究了各种不同紊流强度下的大气紊流对农林飞机超低空飞行的影响,同时采用加速度综合评分的方法对其影响进行定量评估,最后给出了大气紊流对农林飞机超低空飞行影响的规律,对工程应用有一定的参考价值。

大气紊流的数字仿真

为提高大气紊流数字模拟的精度,分析Dryden紊流模型的数字仿真技术,发现仿真中采用的高斯白噪声序列的生成精度是影响大气紊流模拟精度的重要因素.在不改变随机数序列均值、方差以及概率密度特性的情况下,采用双随机交换最小化方法对高斯噪声序列进行白化处理,使得随机数序列的白化程度提高,从而使紊流模拟的精度提高,而且模拟精度受采样间隔的影响降低.采用双随机交换最小化方法对高斯白噪声序列进行改进是提高紊流模拟精度的1种直接有效的手段.

大气紊流仿真算法的改进

在有关飞行的数值仿真中,大气紊流是离散的随机信号,用普通仿真算法得到的结果与理论值存在着一定的偏差,针对这种情况进行了理论分析并提出了算法改进的方法。

大气紊流环境下的纵向飞行参数响应分析

介绍了大气紊流环境下飞机纵向飞行参数的计算与匹配方法。由于紊流的随机性特征,飞行参数响应分析采用时域与频域相结合的方式,对某型飞机紊流环境下的纵向飞行参数进行了计算分析。采用所介绍的方法,可以获得比较合理的飞行情况来指导型号设计工作。

针对大气紊流改进的飞控系统设计及仿真研究

提出了一种改进的抗大气紊流纵向俯仰姿态保持飞行控制系统设计方法;针对大气紊流频谱,建立了包括大气紊流、舵回路和飞机模型为一体的增广模型;运用LQG/LTR对控制系统稳定裕度的补偿作用,设计了抗紊流扰动的飞行控制系统,并加入外环PID控制器,提高了系统的动静态性能;最后通过给飞机模型施加摄动来验证飞行控制系统的鲁棒性;仿真结果表明,用该方法设计的飞行控制系统具有良好的动静态品质和较强的抗大气紊流干扰的能力,从而使飞行控制系统具有良好的稳定性和鲁棒性。

大气紊流数字仿真的改进方法

赵震炎等提出了一种数字摸拟Dryden大气紊流的方法。该方法使用方便,并具有一定的理论基础。但是在某些步长情况下它的相关函数和Dryden模型的理论值吻合得还不够令人满意。本文从理论上分析了产生误差的原因,并且提出了改进的方法。通过相关性检验可以看到改进后的仿真结果非常符合Dryden谱的大气紊流模型。

弹性飞行器对大气紊流的动力响应计算

本文采用功率谱密度技术,分别从频域模型和时域状态空间模型给出了弹性飞行器对大气紊流动力响应计算方法,并通过实例计算,说明大气紊流对弹性飞行器的影响.

基于FPGA的大气紊流模拟器设计

为了克服在利用软件模拟大气紊流的过程中所遇到的软件兼容性差和数据传输不方便等缺点,采用FPGA技术,设计了大气紊流模拟器。模拟器以大气紊流Dryden模型为理论基础,将Box-Muller算法与LFSR方法结合,利用Quartus II软件设计了Gauss白噪声生成模块,并利用Dsp builder设计的成形滤波器将Gauss白噪声滤波,从而产生大气紊流信号。通过串口将大气紊流信号实时进行传输。通过使用模拟器进行多次模拟实验,利用Labview和Matlab软件接收模拟器模拟数据并进行分析,发现产生的大气紊流信号符合Dryden模型的相关函数特性,可以模拟各种状态的大气紊流环境,符合设计要求。该模拟器具有使用方便、实时性较高等特点,可以用于单个飞行器飞行环境模拟,具有很高的实用价值。

大气紊流场中空间弹道启控点散布的协方差分析方法

本文采用协方差分析方法对导弹空间弹道启控点散布进行了计算。首先将大气紊流场中的弹道方程转化为Ito随机微分方程,然后截断二阶以上高阶矩,得到均值和协方差矩阵的传播方程。数值计算结果与蒙特卡罗法比较,本方法对于启控点散布分析是可靠和有效的,而计算效率为200次蒙特卡罗模拟的20倍以上。

在大气紊流中飞行的弹性飞行器动力学模型

本文以大展弦比、后掠翼飞机和轴对称导弹为例,分别建立了弹性飞机和细长体弹性飞行器在大气紊流中飞行时的动力学模型。该模型考虑了非定常气动力的影响以及刚性运动和弹性变形模态之间的气动耦合作用,并给出了其状态空间方程的标准形式。

飞行仿真系统中三维大气紊流模型仿真研究

为提高飞机飞行动力学系统的仿真逼真度,提出1种新的大气紊流模型,并研究出在实时飞行仿真系统中的实现技术。改变了以前基于Dryden模型的建模方法,对不能直接用于仿真模拟的Von.Karman大气紊流模型进行有理化处理,得出逼近于Von.Karman模型的新的紊流模型,确定新的滤波器参数,从而在时域内实时生成大气紊流。通过频域上的分析比较,结果表明该模型生成的紊流比以往的Dryden模型更好地符合了大气数理统计特性,并解决了Von.Karman的仿真实现问题。最后,将提出的数值模拟算法直接应用于某型飞机飞行仿真系统中,从而使飞机在风场中的模拟更加真实,对模拟器的研制具有实际意义。

大气紊流对驾驶员诱发振荡的影响

首先建立了大气紊流下的飞机本体短周期运动方程、驾驶员模型、Dyr den大气紊流模型及人机闭环系统模型 ;然后利用Matlab软件在时域内进行了数值仿真 ,仿真结果表明 ,对于装有电传操纵系统的飞机来说 ,大气紊流对驾驶员诱发振荡的影响不明显。

一种三维大气紊流并行仿真算法

大气环境的动态变化将会影响到空中实体的飞行特性,为了解决综合自然环境中动态大气环境高分辨率和实时性的需求,基于Dryden空间相关函数的理论构建了离散化的三维网格紊流场,并采用矩阵分解的方法实现了并行的三维大气紊流生成算法。通过在集群上的实验结果,分析了并行化生成紊流场的加速比性能,最后经过理论值和仿真值的相关性检验验证了该方法的合理性,为动态大气环境模型的快速生成提供了一种解决思路,对提高综合自然环境中大气环境模型的分辨率具有实际意义。