极地科考小型无人飞行器

针对小型无人飞行器在极地科考中的抗风扰动问题,通过神经网络改进卡尔曼滤波算法,提高小型无人飞行器对环境的适应性.基于小型无人飞行器自身状态信息与误差信息,在线调整系统的量测噪声和估计参数,提高信息融合精度;利用矢量域方法构建轨迹跟踪控制算法,基于目标航迹在线调整航向,提高小型无人飞行器在顺风、逆风、转弯的飞行品质和压航线精度.经过大量的仿真试验、实际飞行试验验证了方法的有效性,改进的卡尔曼滤波算法可以提供长时高精度信息,小型无人飞行器可以在野外6级风源扰动的情况下,实现稳定飞行,平均误差不超过10m.小型无人飞行器在南极实地科考中得到成功应用.

油气田环境巡视小型无人飞行器航姿控制系统

针对小型无人飞行器在油气田现场采集信息时的高精度控制问题,提出一个自适应卡尔曼滤波算法来获得高精度姿态信息,并采用优化模糊控制方法构建航向控制算法.基于航向误差在线调整飞控参数,为远程控制中心提供精确的油气田现场信息来提高决策效率.最后,通过一系列的仿真和实际飞行试验验证了该方法的有效性.

柔性翼小型无人飞行器试验样机研究

通过对柔性翼小型无人飞行器试验样机的研制试飞和相关气动分析与试验,研究了解决柔性翼小型无人飞行器的气动性能、飞行性能和操纵稳定性的思路和方法。试验样机试飞与相关风洞试验结果表明,可折叠柔性翼小型无人飞行器飞行稳定,操纵反应适当,具有广阔的应用前景。

小型无人飞行器风场扰动自适应控制方法

针对小型无人飞行器在执行任务时传感器测量精度低、受风场扰动影响大的问题,提出了一种利用矢量域与滑模控制相结合的复合控制方式,有效地实现了对小型无人飞行器的轨迹与航向的自适应跟踪。将复杂航迹分解为直线段与圆弧段分别构建矢量域,从而确定基于位置误差的航迹信息,并通过机载传感器获得状态和位置信息,利用滑模控制方法抑制风场扰动对小型无人飞行器的影响。试验结果表明,本文提出的控制算法能够保证阵风干扰情况下小型无人飞行器的航迹控制精度,同时具有良好的动态响应。

基于小型多旋翼无人飞行器的新型消防救援作战体系研究

从小型多旋翼无人飞行器进入消防部队装备序列的服役现状出发,对其在灭火和抢险救援工作中的装备建设思路进行了阐述,并提出了一种新型消防救援作战体系,加强人员、车辆和模块化多旋翼的联用,以期能为实战提供帮助。

小型飞行器空气动力学

对小型飞行器设计中涉及的空气动力学问题进行了综述。描述了雷诺数和展弦比对固定翼飞行器的设计以及飞行性能的影响。在低雷诺数飞行范围。翼型上边界层的特性对飞行器的设计尤为关键。本文讨论了大量有关层流边界层(包括层流分离泡影响)的实验,作为例子,列举了几个此飞行雷诺数范围的小型低空无人驾驶飞行器(UAVs)。此外,对扑动翼推进的理论模型进行了简述;其范围涵盖了早期的准定常附着流模型,以及后来计及非定常尾涡、流动分离以及气动弹性等效应的模型。文中还介绍了那些与理论互补并最终导致扑翼机设计成功的实验。

小型和微型无人机的气动特点和设计

讨论了当前包括固定翼、扑翼和微型旋翼的小型无人驾驶飞行器(SUAV)和微型无人驾驶飞行器(MAV)的进展和未来发展可能涉及的技术问题。讨论了低雷诺数空气动力特性,包括分离气泡和展弦比的影响。介绍了用于拍动翼的非定常空气动力特性和高升力机理。讨论了目前存在的2种设计方法———多学科/多目标优化设计和探索式/进化式的设计方法,以及在设计中柔性翼和主动智能控制的重要性。

低雷诺数小型无人飞机气动设计

讨论了当前固定翼小型无人驾驶飞行器(SUAV)的发展。分析了低雷诺数的空气动力特性,包括分离气泡和展弦比的影响。根据设计性能指标,进行总体参数估算,完成了两种方案的外形设计,分别采用了常规式和飞翼式的布局形式,由此进行了不同的低雷诺数翼型和机翼配置,并对设计结果进行了气动分析。讨论了两种布局形式的优缺点,包括起降性能、稳定性,完成了总体气动方案的初步设计。

深度确定性策略梯度算法用于无人飞行器控制

对深度确定性策略梯度算法训练智能体学习小型无人飞行器的飞行控制策略进行了探索研究。以多数据帧的速度、位置和姿态角等信息作为智能体的观察状态,舵摆角和发动机推力指令作为智能体的输出动作,飞行器的非线性模型和飞行环境作为智能体的学习环境。智能体在与环境交互过程中除了获得包含误差信息的密集惩罚外,也有达成一定目标的稀疏奖励,该设计有效提高了飞行数据的样本多样性,增强了智能体的学习效率。最后智能体实现了从位置、速度和姿态角等信息到控制量的端到端飞行控制,并进行了变航迹点、模型参数拉偏、注入扰动和故障条件下的飞行控制仿真,结果表明智能体除了能有效完成训练任务外,还能应对多种训练时未学习的飞行任务,具有优秀的泛化能力和鲁棒性,该方法具有一定的研究价值和工程参考价值。

一种非线性航迹自适应跟踪控制方法

针对小型无人飞行器航迹跟踪精度和飞行品质问题,提出了一种基于非线性航迹的自适应跟踪控制方法.应用五阶B样条拟合航点,构建非线性期望航迹;建立基于非线性期望航迹Serret-Frenet坐标系下的位置和运动航向误差方程;根据误差方程设计渐近稳定收敛的自适应运动航向控制律.并应用此方法进行了外场飞行实验,实验结果表明自适应航迹跟踪控制方法有效且能保证航迹跟踪精度.

基于扰动观测器与H_∞优化的MUAV抗干扰控制方法研究

针对一类常规布局的小型无人飞行器(MUAV)定点飞行任务中存在的模型精度低受扰因素多的问题,提出了基于扰动观测器控制(DOBC)与H∞优化的MUAV抗干扰控制方法,有效地实现了在谐波和阵风扰动情况下对MUAV的稳定控制。文中首先建立了在阵风扰动情况下MUAV的动力学模型,在此基础上通过将DOBC与H∞控制方法相结合,使得MUAV闭环系统在没有干扰信号时渐近稳定,在有扰动信号时满足H∞控制性能指标要求。仿真结果表明,本文提出的控制算法能有效抑制MUAV多源扰动的影响,且可获得良好的动态跟踪性能。

美国研发生物战评估系统

美国防护威胁降低局(DTRA)计划研发生物战评估系统(BCAS)，这一计划将由2004年持续到2009年。该计划将测试小型无人飞行器(UAV)的使用，UAV的重量只有70kg，能够承担多种有效载荷，包括侦察和追踪气溶胶态生物战剂、毒剂的探测器，放射粒子的探测器。