翼伞空投系统的动力学建模与飞行控制仿真

针对翼伞系统设计及翼伞归航方案的研究需求,提出翼伞系统动力学建模与仿真分析方法,利用动力学仿真软件ADAMS对翼伞空投系统飞行动力学过程进行了计算。针对翼伞系统精确空投任务,利用分段归航方法规划翼伞系统飞行轨迹并搭建PID控制系统对翼伞系统的飞行轨迹进行控制。结果表明:翼伞系统受到单侧下偏操纵时,影响的是翼伞系统的转弯性能,翼伞的飞行轨迹为螺旋形曲线,并且翼伞系统在下降过程中,其转弯半径保持不变,分段归航方法简单,易于实现,满足翼伞归航对落点精度的要求。

翼伞空投系统模糊控制器的设计与实现

翼伞系统为复杂的非线性系统,在飞行过程中易受外界因素的干扰。针对翼伞空投系统在实际工程中的应用,提出1种基于模糊逻辑的翼伞导航控制算法。首先,建立六自由度的翼伞系统动力学模型,针对其动力学特性设计飞行控制方案,最后讨论风的干扰对系统稳定性的影响。仿真结果表明,模糊控制算法简单有效,易于实现,完全满足航迹跟踪的要求。

翼伞空投系统航迹跟踪方法研究

为了解决翼伞空投系统在实际工程中航迹跟踪操纵频繁问题,提出一种基于模糊逻辑的航迹跟踪控制算法。首先,建立翼伞系统的运动模型,根据操纵特性设计飞行控制方案,控制信号操纵翼伞左右伞绳的下拉、保持和回复操作,实现系统对指定航迹的跟踪。其次,仿真了相关因素对控制性能的影响。仿真结果表明:该模糊控制方法简单有效,易于实现,解决了翼伞航迹跟踪时操纵频繁问题,完全满足航迹跟踪的要求。

一种用于空投翼伞雀降时的声波高度计系统设计

针对空投翼伞雀降时的准确测高问题,在分析了现有高度测量设备优缺点的基础上,提出了采用声波高度计来提高高度测量信号的准确度。首先完成了声波高度计系统原理样机的研制,并利用设计的声波高度计系统在室内和室外针对不同反射面分别进行了不同高度情况下的试验研究,多组试验数据事后处理的最大测量误差均值分别为室内的0.326m和室外的0.814m,表明设计的高度计在试验量测范围内,其测量精度可以满足空投的要求。

基于Bezier和改进PSO算法的风环境下翼伞航迹规划

针对当前翼伞空投航迹规划中未考虑复杂风场影响,文中提出一种利用风场优势求解最优航迹的算法。将航迹规划问题转换成Bezier曲线的参数寻优问题,针对风场环境下可行轨迹特点提出优化策略,提出改进的粒子群优化算法求取最优解。实验结果表明,该航迹规划算法能在复杂风场环境下求出一条满足各种要求的最优航迹,算法设计合理,工程易实现。

翼伞系统5段归航轨迹优化研究

为实现翼伞系统精确空投和方便归航过程下拉操控,需对翼伞归航轨迹分段处理并优化。建立翼伞系统高精度9自由度动力学模型,通过数值分析得到稳态滑翔比以及转弯角速率限值。以耗能最小为目标函数,耗时和转弯半径为输入变量,建立5段归航轨迹优化模型。将5段归航轨迹作为初始条件,利用伪谱法进行轨迹优化,给出归航最优参考路径,并对比分析了5段归航与直接归航过程能量损耗。仿真结果表明,所提出的5段归航轨迹优化策略,具有其控制量函数形式简单、便于应用的优点。

翼伞测控系统的设计与实验

为了能够有效地控制翼伞的飞行状态并获取翼伞飞行时的相关参数,设计一套翼伞空投测控系统,基于该系统进行了实地的空投实验。通过分析空投实验获取的有效数据,得到翼伞的实际飞行轨迹、左右操纵绳的下拉量、操纵绳的受力大小等结果。基于上述实验结果,计算出翼伞的盘旋半径以及实际飞行时的滑降比大小。

基于多项式混沌展开方法的翼伞飞行不确定性

针对翼伞飞行性能的不确定性量化评估问题,基于多项式混沌展开(PCE)方法,提出翼伞系统模型参数不确定性分析方法。建立含有不确定性参数的翼伞系统9自由度多体动力学模型,并利用PCE方法建立代理模型来逼近翼伞系统非线性动力学模型。分析不同PCE模型阶数和样本点数量对计算结果的影响,综合考虑计算精度和效率,给出适用于翼伞飞行不确定性分析的PCE模型。分别利用PCE方法和Monte Carlo方法研究气动力参数不确定性对某小型翼伞系统飞行的影响。仿真结果表明,PCE方法可以达到与Monte Carlo方法相同的计算精度且具有更高的计算效率,验证了该方法对翼伞系统飞行不确定性分析的有效性。