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。

翼伞精确空投系统关键技术和发展趋势

为保证载机安全的同时提高着陆精度,重点对翼伞精确空投系统进行研究。介绍精确空投系统中翼伞的应用发展和国内外研究小组的工作,对翼伞精确空投系统的关键技术进行详细阐述,介绍翼伞精确空投的几个典型应用,探讨翼伞精确空投的发展趋势。该研究可对我国进行翼伞精确空投系统实验研究和工程设计提供一定的技术参考。

粒子群算法在翼伞空投系统航迹规划中的应用

针对当前翼伞系统研究中未考虑到地形威胁、火力威胁对航迹规划影响的问题,对地形威胁和火力威胁进行了建模,结合翼伞飞行特性,引入最小威胁曲面生成三维航迹搜索空间,并利用粒子群算法搜索优化翼伞系统的航迹。仿真结果表明,粒子群算法能有效地减小搜索空间,提高规划的效率,且使规划出的航迹能够躲避威胁,满足航程和高度的要求。

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。

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。

翼伞空投操纵绳拉动过程中的位置解算

通过翼伞系统的刚性特性出发,提出了一种基于微元分析的翼伞操纵绳拉动过程中的运动位置解算方法,有利于提高翼伞空投的精度。

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。

大规模空投中的多翼伞一致性控制算法

翼伞大规模空投广泛用于物资运输或救援救灾,可将大量物资或人员依次运输至指定目标位置,通过分析可以看出其控制目标与多智能体一致性控制问题的控制目标高度一致,但翼伞存在强非线性特性,难以通过传统一致性算法实现精确控制和稳定性证明.因此,本文将采用八自由度动力学模型,在充分考虑翼伞非线性动力学特性的基础上,结合自抗扰控制与多智能体一致性控制策略,设计分布式控制器,并针对时延,信号噪声,可变通信拓扑等多外界干扰的基础上,在有限时间内确保多翼伞的运动误差可收敛到一个包含零点的邻域内,同时给出该控制器的稳定性证明.

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。

大型动力翼伞飞行器发展研究

动力翼伞飞行器具有长时续航、有效载荷大、安全可靠、易于操纵、成本低廉等特点,可满足未来飞行器高安全性、低费效比的需求,在军、民用领域均具有广阔的应用前景。但目前使用的均为起飞质量不超过700kg的中小型飞行器,还没有大型动力翼伞飞行器的使用先例。为了论证大型动力翼伞飞行器的应用领域、市场前景、技术可行性,通过对动力翼伞飞行器应用情况调研,结合大型动力翼伞自身的特征,从应用领域、市场前景及关键技术对大型动力翼伞飞行器技术概念进行了研究,表明目前研制大型动力翼伞飞行器,在技术上没有不可克服的困难;综合考虑应用场景、需求、成本,大型动力翼伞飞行器在军用领域适合用于战场重型物资转运和海上舰艇补给;在民用领域,可以重点突破农林业植保市场和物流市场;在科研领域,可以替代直升机和运输机作为空投试验平台。

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。

翼伞空投试验地面仿真技术研究

主要研究了翼伞空投试验地面仿真技术,指出了目前空投试验方法存在经费投入多、技术风险大的问题,提出了进行地面仿真试验代替大部分空投试验的思路,最后给出了仿真系统的设计方案。

基于LADRC的翼伞系统轨迹跟踪控制

为降低翼伞系统的非线性和强耦合特性以及环境扰动对其轨迹跟踪控制的影响,提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的翼伞系统轨迹跟踪控制方法。该方法采用基于制导的2D轨迹跟踪控制策略,使用LADRC设计控制器对轨迹跟踪误差进行实时修正。将该控制方法应用于多种扰动下翼伞系统轨迹跟踪仿真和空投实验中,结果表明:基于LADRC的轨迹跟踪控制方法能够有效克服内扰和外扰的影响,实现高精度轨迹跟踪控制,与传统PID控制相比,LADRC具有更好的抗扰能力和鲁棒性。

一种大型冲压式翼伞的设计与试验

冲压式翼伞是一种具有高滑翔比和可控飞行能力的降落伞,在精确空投和回收领域具有广阔的应用前景。国外大型冲压式翼伞的设计技术较为成熟,冲压式翼伞也得到了广泛应用;而国内的设计技术还停留在中小型冲压式翼伞上,大型冲压式翼伞的设计和应用较少。该文提出了一种大型冲压式翼伞的设计方法,给出了结构设计方法,修正了气动性能的工程计算方法,并设计了一个用于回收运载火箭助推器的大型冲压式翼伞,分析了该伞气动性能数值的计算结果和试验数据。修正后的工程计算方法可计算翼伞系统的失速攻角,能够解释在小安装角下翼伞系统无法配平的现象,得到的大型翼伞系统气动性能数据与空投试验的数据也较为接近,是大型冲压式翼伞设计的有效辅助方法。空投试验和飞行试验的成功也证明了这种大型冲压式翼伞的设计方法合理可行。

基于试伞机器人的翼伞试验研究

新型翼伞设计完成后需要进行大量的空投试验以验证伞的各项性能,但空投试验存在着安全性、适用性、准确性等问题。因此,本文提出利用试伞机器人来完成空投试验从而解决以上问题。本文设计研发了一种由信息采集系统、控制系统、动力系统组成的试伞机器人,并对其进行了地面试验与伞塔试验。根据试验结果,本文所设计研发的试伞机器人可以满足翼伞空投试验的要求。