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。

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。

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.

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。

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。

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。

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。