基于 DCNN 的无人直升机自转过程建模

针对小型无人直升机自转着陆过程,在已有的加速度预测模型的基础上,提出了利用深度卷积神经网络来表示系统自转飞行过程中的隐藏状态(气流以及直升机的抖动的影响)。通过与实际自转着陆飞行数据进行对比测试,改进后的模型可以更好地预测各个状态的变化,精度得到了明显提升。     

无人直升机六足式起落架设计与控制算法

无人直升机在作战、巡逻、反潜、救援、运输中发挥极其重要的作用,但是传统起落架形式对起降环境要求较高。针对复杂地形自适应起落、恶劣海况舰面起降和停放以及应急坠撞高生存力等问题,提出了一种基于多连杆机构设计的无人直升机仿生腿式起落架系统,并完成了控制算法研究和建模仿真。首先从仿生腿数量、分布形式、腿部自由度配置和需要完成的功能等方面对仿生腿式起落架机械构型进行分析,并完成了六足式起落架运动学和动力学分析。然后针对仿生腿式起落架自适应着陆过程,完成着陆缓冲和地形建模算法的研究。最后,基于控制算法搭建虚拟样机仿真模型,完成了多种地形的仿真分析和样机测试。研究结果表明,所设计的仿生腿式起落架结构和控制算法可完成动态自适应着陆,实现着陆过程的平稳缓冲。     

直升机整体抗坠毁设计的简化力学模型

基于直升机结构件的力学性能研究,根据试验和有限元分析结果,提出了进行直升机抗坠毁设计的简化力学模型.模型主要用于在垂直坠毁过程中的最大冲撞力的预测和关键抗坠毁构件的能量吸收设计.利用此简化模型,对直升机10.2 m/s速度垂直撞击地面这一工况进行了计算,得到了起落架吸收的能量(塑性功)占初始动能的百分比,等效机体的动能衰减曲线等重要结果,与有限元结果对比,吻合较好.     

某无人直升机复杂系统动力学建模及试验验证

以某无人直升机复杂结构为研究对象,分别建立主框架、起落架、尾管、尾撑和垂平尾等组件的有限元模型;通过试验,修正各部件的有限元模型,运用MPC技术构建了全机复杂结构的动力学分析模型,最后进行了试验验证.     

支腿式着陆装置运载器缩比模型相似性分析

为节省整机实验成本,实现运用垂直降落运载器缩比模型试验反演原型的着陆过程,为垂直降落运载器着陆研究提供便利,运用相似性分析理论,建立垂直降落运载器着陆过程的缩比模型,定量反映其原型着陆过程的动力学行为。针对着陆过程中碰撞、缓冲两种典型动力学行为建立分析模型,碰撞过程分别以速度跳变及冲击力作为分析目标,建立离散型、连续型(包含弹性与弹塑性两种模型)碰撞模型,采用量纲分析法和方程分析法,分别导出原型-缩比模型间的相似准则及力学参量比例关系。开展垂直降落运载器原型、缩比模型着陆过程仿真,验证离散型碰撞与连续型弹性碰撞、缓冲过程及着陆过程的动力学、运动学相似性,仿真结果数据与相似性分析理论推导吻合程度较高,该成果可为垂直降落运载器缩比样机设计及等效试验提供理论依据。     

小型无人直升机自转建模与控制策略研究

针对小型无人直升机动力失效后的自转着陆问题,建立了直升机自转飞行动力学模型。根据直升机自转飞行过程中的下降速度变化,将飞行过程分为加速下降、稳定下降和减速着陆 3 个阶段,设计了相应的控制策略。仿真结果表明,该模型具有较高的精度,实现了直升机自转飞行的安全着陆。研究成果对小型无人直升机自转飞行的研究具有一定的参考意义。     

运载器准三维着陆动力学与极限工况缓冲性能研究

为满足垂直降落重复使用运载器多工况着陆分析时模型精度与求解效率相兼顾的需求,搭建了对称着陆模式下的准三维动力学模型,模型中考虑了运载器主体平面运动、足垫空间运动及支柱侧向载荷,同时基于集中参数法建立了油液缓冲力模型,并引入了含Stribeck效应的滑移-粘滞摩擦力及非线性接触力来构建地面作用力模型。在此基础上,开发出运载器着陆动力学分析程序,结合径向基函数代理模型与模拟退火优化方法给出了以着陆倾角、结构过载、缓冲行程、支柱载荷及反弹高度为指标的七种极限着陆工况,分析了各工况下的缓冲性能及着陆稳定性能,得到了不同冲击条件对运载器着陆动力学行为的影响规律。研究表明：在四腿同时触地时运载器过载峰值大,在2-2着陆模式下运载器姿态易倾斜,在1-2-1着陆模式下先触地支腿受载恶劣且主体易反弹。     

舰载机起落架落震性能动力学仿真分析

考虑航空母舰运动对于舰载机起落架着舰的影响，建立了舰载机起落架着舰时的动力学分析简化模型。给出了基于该分析模型的运动微分方程及相关参数的表达式，并采用龙格库塔算法对舰载机起落架垂直撞击舰面这一过程的动态响应进行了数值仿真，给出了机身受载时间历程曲线等，通过着陆与着舰仿真结果的对比，阐释了航空母舰运动对舰载机起落架着舰的影响和航空母舰的运动参数对舰载机起落架着舰冲击力的影响。     

H_∞理论在起落架半主动控制系统中的应用

以某型双腔式起落架为研究对象,建立了起落架着陆动力学方程,应用ADAMS软件构建该起落架的虚拟样机模型,在考虑控制对象模型的不确定性和系统干扰抑制的情况下,基于混合灵敏度问题求得鲁棒H∞控制器。应用ADAMS及Matlab/Simulink软件,对半主动起落架的落震仿真过程进行实时控制,进行机械系统和控制系统的联合仿真分析,并对比被动控制和半主动控制起落架的仿真结果。对比研究结果表明:半主动控制起落架能够有效地降低直升机着陆时的冲击载荷和振动响应,从而提高直升机着陆的安全性和舒适性。     

基于ANSYS的滑橇式起落架动态设计方法研究

讨论了直升机滑撬式起落架受力特点,计算了某滑撬式起落架静强度,基于ANSYS软件对某滑撬式起落架进行动力学分析,为滑撬式起落架设计提供了一个高效的方法。     

某型直升机主起落架缓冲器振动研究

对直升机以一定速度坠落时产生的冲击振动等动力学响应进行了仿真研究,基于能量原理和振动理论,理论推导得出了该型直升机主起落架缓冲器纵向振动微分方程计算公式,并在动力学仿真软件ADAMS基础上,进行了数字仿真机算。仿真结果表明,理论计算值和仿真算例吻合较好,所得结论对于起落架缓冲器设计具有工程意义。     

含非规则粗糙间隙表面铰链关节的平面柔性多连杆传动系统动态误差与运动副磨损周期行为分析

传统旋转间隙关节接触模型假定销轴和衬套接触面形状是规则的并忽略了磨损效应的影响,降低了机构动力学模型预测精度。提出了一种含非规则粗糙间隙表面铰链关节的平面柔性多连杆机构多体动力学建模、磨损预测和动态误差分析方法。为准确描述运动副元素间碰撞行为,考虑滑动轴承间隙关节的磨损效应,提出了一种非规则粗糙间隙表面铰链关节的改进接触模型。在此基础上,考虑柔性杆的影响,基于绝对节点坐标法建立了含非规则粗糙间隙表面铰链关节的平面柔性多连杆传动系统多体动力学模型。与基于传统光滑间隙模型的结果相比,基于非规则粗糙间隙改进模型的多连杆机构动态响应更接近于试验值,验证了所提出计算方法的有效性。仿真结果表明,选用CuSn10P和CuPb30作为铰链衬套材料能够有效降低多连杆机构滑块动态响应偏差和提高机构的运动精度;表面粗糙度过高会导致运动副磨损加剧,过低则会降低间隙表面微凸体对碰撞能量的吸收。此外,磨损加剧了间隙表面轮廓不规则度,导致机构动态响应的不稳定性增大,运动精度降低。     

Planar jumping with stable landing through foot orientation design and ankle joint control

This paper introduces a method to generate the planar jumping motion for biped robot. In this work, through determining the upper body posture trajectory in the flight phase, the foot landing posture is made to be flat while landing. Together with properly designing the trajectory for local center of gravity and the foot landing velocity, the soft landing trajectory is generated. A controller on the ankle joint is added to avoid significant impact with the ground and stabilize the robot after landing. Jumping motion with stable landing is achieved in a dynamic simulation environment based on this method.     

基于支持向量机的直升机建模

为建立高精度的直升机仿真模型,首次把支持向量机方法引入直升机智能化建模领域。对实际飞行数据进行野值剔除、高频滤波和微分平滑等预处理。在此基础上,利用支持向量机建立了直升机自转着陆过程的旋翼转速模型。与神经网络模型相比,该模型具有结构简单、运算速度快、泛化能力高等特点。理论分析和仿真结果表明,用支持向量机建立直升机的仿真模型是切实可行的。     

Autonomous mobile robot navigation system designed in dynamic environment based on transferable belief model

This paper investigates the possibility of using transferable belief model (TBM) as a promising alternative for the problem of path planning of nonholonomic mobile robot equipped with ultrasonic sensors in an unknown dynamic environment, where the workspace is cluttered with static obstacles and moving obstacles. The concept of the transferable belief model is introduced and used to design a fusion of ultrasonic sensor data. A new strategy for path planning of mobile robot is proposed based on transferable belief model. The robot’s path is controlled using proposed navigation strategy that depends on navigation parameters which is modified by TBM pignistic belief value. These parameters are tuned in real time to adjust the path of the robot. A major advantage of the proposed method is that, with detection of the robot’s trapped state by ultrasonic sensor, the navigation law can determine which obstacle is dynamic or static without any previous knowledge, and then select the relevant obstacles for corresponding robot avoidance motion. Simulation is used to illustrate collision detection and path planning.     

基于MatlabGUI的舰载直升机单发着舰系统设计

为了提高舰载直升机飞行员和装备的安全性,针对舰载直升机发生单台发动机失效后着舰问题,采用MatlabGUI平台设计了舰载直升机单发着舰系统。系统中通过输入外界温度、舰空速计算得到稳定着舰临界重量和不稳定着舰临界重量,并给出不稳定着舰时飞行控制图和表格数据。结果表明,该系统能够快速的给飞行控制人员提供有效的参考,满足实际需要。     

Development of a Leg Mechanism for Soft Landing Based on Biological Motion

With jumping mechanisms,soft landing motion is important to protect loads and the mechanisms.This study proposes a leg mechanism for soft landing based on biological motion.Human jumping motion with a load suggests a unique motion for soft landing.The landing model consists of two periods.Jerk is minimized in the first period and force is minimized in the second period.In comparison with other landing models,this model is specialized for soft landing motion protecting an objective part.Given all mechanisms ...     

Instability zones for isotropic and anisotropic multibladed rotor configurations

Helicopter ground resonance is an unstable dynamic phenomenon which can lead to the total destruction of the aircraft during take-off or landing phases. The earliest research in this domain was carried out by Coleman and Feingold during the decade of 60s. The instability was predicted by using classical procedures once the rotor was considered as isotropic, consequently, the periodic equations of motion could be simplified to a system with constant coefficients by introducing a change of variables, known as the Coleman Variable Transformation. The goal of the present work is to further comprehend the phenomenon and the influence of the anisotropic properties of rotors by analyzing the periodic set of equations of motion. For this, Floquet's Theory (Floquet's Method — FM) is used. The analysis for predicting the ground resonance phenomenon in isotropic and anisotropic rotor configurations is explored. The conclusions lead to verify the appearance of bifurcation points depending on the anisotropic characteristic present in the rotor. The temporal response analysis in the motion of helicopter with one asymmetric blade at unstable regions highlighted the presence of non symmetric rotor deformation shapes.     

多移动微小型机器人编队控制与协作避碰研究

针对多移动微小型机器人系统的协作避碰和队形保持,给出了一种分布式的编队控制方法。结合移动微小型机器人的运动控制模型,提出了一种路径规划方法,使其在运动中实时避免碰撞。在此基础上利用李雅普诺夫(Lyapunov)法设计了一种编队控制器。在有界误差范围内,该控制器能够保证多机器人的轨迹跟踪和协作避碰。通过将编队控制转化为跟踪整个队形质心的轨迹,降低了控制的复杂度,从而可以较好地应用到计算资源有限的多移动微小型机器人中。通过仿真、分析和对比,对以上控制方法的稳定性和可行性进行了验证,并进行了实际的编队和避碰控制实验。实验结果表明该方法可有效地应用于多移动微小型机器人的协作避碰和编队控制。     

无人机自主降落视觉标识设计及位姿测量方法

为实现无人机自主降落,设计了一种由多组不同半径比的同心圆组成的视觉标识。针对同心圆成像后的形变情况,结合圆心、消隐点、内外圆交点构成的调和比约束,设计了一种递归的圆心求解方法,以获取圆心亚像素投影点。相较于Hough圆检测算法以及传统方法,该方法可以更鲁棒、精准地提取圆心投影点亚像素坐标。完成圆心提取后,基于交比不变性建立图像坐标与平台坐标一致性匹配关系解算出初始位姿,并通过二次曲线重投影模型设计非线性优化函数求得优化位姿。针对降落过程中图像运动模糊的情况,提出一种基于运动连续性的测量关键帧选取模型来排除运动模糊图像对控制决策的影响。进一步设计一种多模式切换控制结构实现了对降落平台的运动预测、无人机样条轨迹生成与更新,从而完成无人机自主降落。在1 500次的测量实验中,该测量方法的平均重映射误差可达到0.578 pixel,方差为0.009 6。在现场降落实验中,无人机在2.5 m高度时对降落台的定位误差小于3.5 cm,表明本文方法具有较高的视觉测量精度且更加稳定,能够实现对运动降落目标的稳定接近与跟踪并完成降落。