基于AKF的无人水翼航行器纵向姿态控制研究

无人水翼航行器在运行过程中会受到海浪干扰,使得无人水翼航行器姿态控制效果变差,而传统卡尔曼滤波(KF)过程噪声矩阵为固定值,在复杂海况下滤波效果并不理想。针对上述问题,基于一种无人水翼航行器,首先建立了其纵向运动数学模型,并设计了纵向姿态LQR控制器。然后设计了一种基于新息卡方检验值的自适应卡尔曼滤波(AKF),以自适应调节过程噪声矩阵,并将AKF用于对系统反馈状态进行最优估计。通过仿真验证了基于AKF的纵向姿态控制器,能够有效抑制海浪干扰,可以使无人水翼航行器在海浪中平稳运行。

小型无人机纵向姿态模糊自适应PID控制与仿真

针对某小型实验无人机智能自主飞行的要求,提出了一种无人机纵向姿态的模糊控制方法,设计了模糊自适应PID控制器,可有效实现该无人机的纵向姿态控制和纵向航迹跟踪.仿真结果表明,所设计的模糊自适应PID控制器较传统的PID控制器具有更好的控制性能,其响应快、超调小、精度高,而且鲁棒性和自适应能力也较强,可满足自主飞行的要求.

农用无人机纵向姿态控制系统设计及仿真

针对农用无人机的作业特点和应用领域,设计了一种基于经典PID控制方法的纵向姿态控制系统。首先,利用Mat Lab软件建立了无人机在配平点处的纵向运动数学模型,分析了无人机的纵向运动规律。在此基础上,采用经典PID理论对无人机纵向运动的俯仰角控制回路和高度控制回路进行设计。通过Simulink软件进行仿真实验,结果表明:该飞行姿态控制系统控制效果良好,可以满足农用无人机的技术要求。

飞机纵向姿态自抗扰控制器的设计及参数优化

将自抗扰控制器用于飞机的纵向姿态控制。在自抗扰控制器(ADRC)参数优化方面,根据参数变化对系统性能的影响,采用二进制遗传算法自动优化,弱化了ADRC参数整定对经验的依赖程度。在两种飞行状态下的仿真及抗干扰测试表明,控制器具有较强的鲁棒性和抗干扰性,系统具有良好的动态和稳态性能。

基于水翼船纵向姿态估计的自适应观测器设计

针对水翼双体船在随机波浪作用下的不确定性、非线性和随机性,设计了一种不确定随机非线性系统自适应观测器来对水翼船的纵向姿态进行估计。首先建立水翼双体船在波浪中运动模型,然后在此基础上设计自适应观测器,最后,针对不同典型海况、航速、浪向进行仿真实验研究,结果表明:设计的水翼双体船自适应非线性观测器对于水翼双体船的纵向姿态估计是稳定可行并且有效的,能解决水动力系数的不确定性。

应用I/O线性化原理设计飞机纵向姿态控制器

介绍了非线性系统的输入输出（Ｉ／Ｏ）线性化跟踪控制设计原理，然后用它为某型收音机设计了纵向姿态跟踪控制器，并进行了系统仿真研究。仿真结果表明，所设计的飞机纵向姿态跟踪控制系统具有较好的动、静态特性。

无人驾驶直升机纵向姿态自动控制系统的研制

针对直升机具有高性能的特点 ,设计了以单片机为核心的无人驾驶直升机纵向姿态自动控制系统 ,介绍了系统的结构原理。

高超声速飞行器助推段纵向姿态控制

针对飞行器的飞行特点和自身的气动结构,建立了其助推段纵向控制的非线性数学模型,给出了静稳定性和模态特性的分析,发现了飞行器纵向快速发散的动态特性。根据飞行任务和运动特点,从稳定性、频率特性、轨迹敏感性等方面对两种控制策略进行对比分析。结果表明,控俯仰角作为高超声速飞行器助推段的控制律是更为有效合理的纵向控制策略。

基于模糊PID控制的飞机纵向姿态控制系统设计

针对传统确定性PID方法在控制飞机姿态时不能实时感知复杂实际飞行情况中存在的诸多随机干扰和不确定误差的问题,结合模糊理论,设计了模糊PID纵向姿态控制方法,并通过此种方法对飞机的纵向姿态控制进行研究。在模糊控制规则作用下,通过对输入变量的模糊化和输出量的清晰化,产生新的PID控制变量。同时,在Matlab的Simulink中对模糊PID控制和PID控制下的飞机纵向角运动进行仿真,得出不同性能的飞机在两种控制方法下的舵偏角、俯仰角速率、俯仰角响应曲线。仿真结果证明了对于不同舵机性能的飞机,这种模糊PID控制器在响应速度和超调量方面都要优于传统PID控制器,机动性和稳定性效果良好,具有实际应用价值。

飞机纵向姿态传感器故障鲁棒容错控制

通过研究飞机纵向受力,建立了飞机在高空定速巡航过程的纵向运动模型.针对飞行过程中可能出现的传感器故障和系统参数摄动,考虑跟踪控制问题,利于跟踪误差对系统模型进行增广,在构建状态观测器的基础上,设计了飞机纵向姿态传感器故障鲁棒容错控制器.仿真结果表明,当传感器发生故障时,飞机系统能够迅速稳定,具有满意的稳态和动态性能以及良好的鲁棒性.

高超声速飞行器助推段纵向姿态控制

为了更好的对高超的声速飞行棋助推段纵向姿态控制问题进行解决,本文通过火箭的助推垂直发射式飞行作为研究的对象,研究了高超声速飞行器的助推段纵向控制策略。按照飞行器自身的结构以及飞行环境,深入分析了控制了控制难点,构建运动参数的时变模型,进而提出增稳控制以及纵向姿态控制的策略。经过对结果进行分析显示:从操纵性以及稳定性上,和迎角相对比,俯仰角控制器有着比较强的操稳性。和阻尼内回路相对比,俯仰角速率指令当中回路在助推段有着比较强的鲁棒性。

推力协同的大柔性飞行器纵向姿态控制

为了研究大柔性飞行器飞行/结构耦合动力学特性,提出了改进的面向控制的大柔性飞行器多体模型,开展了大柔性飞行器纵向动力学耦合特性分析与推力协同下纵向姿态控制律设计。采用二面角动态近似描述大柔性飞行器结构动力学特征,并推导了纵向耦合动力学模型。根据改进模型在配平点处的线性化模型,分析了飞行/结构耦合系统的纵向稳定性与结构变形量之间的关系。针对大柔性飞行器姿态稳定与跟踪,设计了纵向姿态控制器。与常规飞行器相比,大柔性飞行器飞行过程中会发生大变形,当载荷较大时,配平构型近似"U"形,此时纵向动力学具有长周期不稳定的特征。分析结果表明:大柔性飞行器各模态之间的耦合程度随着变形的增大而增大。此外,纵向姿态控制需要升降舵与推力协同控制速度和俯仰角并且考虑结构动力学的影响,否则飞行/结构的耦合作用会导致姿态跟踪误差衰减缓慢甚至发散。

基于不同PID控制器的无人机姿态控制对比研究

通过建立了无人机数学模型,并用小扰动线性化法,得到无人机纵向线性化方程。根据状态方程,设计了俯仰角、速度、迎角的传统PID控制器和分数阶PID控制器。利用MATLAB仿真平台,对两种控制器进行仿真,得到不同控制系统的单位阶跃响应特性曲线,并对结果进行比较与验证。结果表明,在线性模型中分数阶PID控制器表现出更好的稳定性、适应性和鲁棒性。

一种穿浪双体船纵向运动姿态控制方案设计

本文根据穿浪双体船在波浪中高速航行时纵摇和升沉运动剧烈这一问题,提出了在穿浪双体船的每个单体艏部加装水翼系统,水翼上附加可控式襟尾翼;在每个单体的艉部加装可控式压浪板的方案来改善穿浪双体船的纵向运动姿态稳定性。首先基于穿浪双体船的航行特点,给出了水翼和压浪板的电伺服系统总体结构方案。然后,考虑水翼和压浪板系统间负荷的分配方案,给出了水翼和压浪板系统几何特性确定方法。在此基础上,分析了水翼和压浪板在不同几何特性下的水动力性能,寻求一种适合穿浪双体船的水翼翼型和压浪板安装高度的最佳方案。本文所提方案对其它高性能船舶或舰艇也有一定的参考价值。

基于MAS的无人机纵向飞行控制

提出一种基于分层递阶多Agent的无人机自主飞行控制系统,并分别利用动态逆和改进型动态逆方法设计了纵向姿态控制Agent。首先建立了带推力矢量的无人机六自由度模型,并在此基础上推导出纵向控制方程;进而结合奇异摄动理论,将无人机纵向飞行控制系统分成快慢两个回路,并为其分别设计了动态逆控制器和改进型动态逆控制器;最后用设计的控制器对所建无人机模型进行了仿真对比分析。结果表明,基于改进型动态逆设计的控制器是有效的,且比改进前的动态逆控制器具有更好的控制跟踪性能。

基于自适应逆的飞机空投纵向控制系统设计

针对现代飞机空投时对系统稳定性与鲁棒性的要求,采用自适应逆的控制方法对飞机纵向姿态保持系统进行了控制律设计;首先基于飞机动力学与运动学方程,建立了飞机空投的纵向非线性数学模型,然后分析了空投时所产生扰动对飞机稳定性的影响,并应用自适应逆的方法设计了飞机的纵向控制系统,最后对某型飞机纵向控制系统的输出特性以及姿态保持的效果进行了仿真验证;仿真结果表明,设计的控制系统响应迅速、跟踪精确,具有良好的控制效果和抗干扰能力。

改进LQR技术的飞翼式无人机控制算法研究

针对飞翼式布局无人机存在纵向操稳性能差和易受阵风干扰问题,采用一种指令跟踪增广LQR方法设计了飞翼式无人机纵向姿态控制律,该方法将系统的输出误差和外界恒值阵风干扰信号引入到性能指标函数中,使设计出来的控制器不仅能保证飞行姿态的无静差跟踪,而且能有效抑制外界的阵风干扰。考虑到系统的迎角变量不易检测,结合降维观测器得到了一种准指令跟踪增广LQR方法,该方法不仅具有良好的鲁棒性和跟踪性,而且便于工程实现。最后利用获得的控制律对ICE飞翼式无人机进行仿真实验和对比分析,结果表明,采用改进后的LQR方法设计的控制器不仅改善了飞翼式无人机纵向模态的飞行品质,同时与输出反馈线性二次型跟踪方法和LQG/LTR方法相比,具有更好的控制性能。

动能拦截器的动态滑模变结构姿控规律设计

研究了动能拦截器的动态滑模变结构姿态控制规律的设计.首先,建立了系统的纵向姿态运动模型,然后利用滑模变结构控制理论设计了控制规律,最后在考虑发动机最小作用冲量的基础上对控制规律进行了改进.该控制规律简单易行,仿真表明了该控制规律的有效性.

倾转三旋翼无人机纵向推力矢量控制研究

针对倾转三旋翼无人机纵向姿态控制问题开展研究,结合倾转三旋翼无人机构型的特殊性,提出了一种基于推力矢量控制的纵向姿态控制策略,同时基于新型的推力矢量控制方法设计了更高效的倾转三旋翼无人机操纵机制;采用牛顿-欧拉法对倾转三旋翼无人机进行动力学建模分析,通过对机翼采取分段分析的方法,设计了旋翼/机翼下洗载荷模型,并进行了仿真和实地飞行试验。试验结果表明,所提出的纵向姿态控制策略,能有效提高无人机飞行效率,具有更强的速度响应能力,提高了飞行过程中的可靠性和安全性。