基于HLA的无人机任务推演系统仿真研究

通常的任务控制过程包括任务预规划,任务执行,任务监控和重规划等部分.该文通过分析任务预规划的不足,在任务控制过程中引入了任务推演的概念,并对无人机任务推演的相关概念和内容进行了分析和讨论.同时针对无人机系统多速率时间推进的特点,设计了无人机任务推演系统的系统结构,并基于HLA体系设计和分析了无人机推演系统的仿真互联结构.然后讨论了无人机任务推演系统中的飞行仿真模块的SOM仿真建模.最后基于RTI实现了无人机飞行仿真推演模块与飞行三维可视化模块的互联.     

某大机动无人机基于飞行任务的敏捷性评估飞行科目设计与仿真

由于现代空战的特点，根据时间量级分类的单维度的敏捷性评估已经不能满足空战的需求。为了优化控制系统的设计，最大限度地发挥飞机的飞行性能，需要对大机动无人机进行基于飞行任务的敏捷性评估。针对大机动无人机敏捷性评估的特点，从20个标准评估机动任务集中选取了3种与某无人机实际使用相关性较强的飞行任务作为其评估机动，展开了无人机基于飞行任务的敏捷性评估和仿真验证。对选取的3种飞行任务进行了详细的敏捷性评估方法描述，在通用的无人机敏捷性评估仿真环境中对加入非线性飞行控制律的某大机动无人机进行了基于3种飞行任务的敏捷性评估仿真验证，根据评估结果对控制律进行调参，为控制律设计提供指南和优化依据。     

一种用于无人机的分布式飞行控制系统设计①

分布式结构已广泛应用于高可靠航空电子设备的设计中。设计了一种基于控制局域网（CAN）的分布式飞行控制计算机,用于在执行飞行任务过程中无人机的飞行控制律解算和系统管理。根据无人机控制的实时性和可靠性需求,提出了一种CAN通信、双端口随机访问存储器（DPRAM）通信和控制任务相互配合的内部通信机制。实验表明根据该通信机制设计的通信方案完全满足无人机控制的实时性和可靠性要求,同时解决了分布式结构引入的数据延时问题。     

无人机自主航路规划平台设计

基于人机交互的需求,设计了一款无人机自主航路规划平台。该平台主要应用于无人机飞行前的航路规划工作,能够在已知任务环境信息的基础上,根据任务需求,规划出一条有效航路,同时具备控制无人机飞行、飞行状态监控等功能。首先,在国内外无人机系统适航标准规范的基础上,针对突发或紧急任务下无人机地面操作员工作负荷增大等问题,对无人机航路规划系统设计的安全性要求和人机交互需求进行了归纳梳理;然后,基于航路规划系统功能需求,从航路规划、通信、控制、状态监控等方面,构建了航路规划平台,并采用MATLAB APP Designer完成了软件平台的开发;最终试验测试表明该平台符合设计需求。     

基于Multigen的无人机任务飞行仿真系统

介绍基于Multigen仿真软件Multigen Creator, Creator Terrain Studio和Vega Prime的无人机任务飞行仿真系统,在Vega Prime中建立无人机的飞行控制运动函数,实现无人机模型在虚拟仿真场景中的六自由度运动。基于.NET 2003环境下多线程编程技术和SBS网络数据传输,实现该系统的实时应用。仿真结果表明该系统能较好地模拟无人机作战飞行任务。     

无人机自主着陆高度控制系统设计研究

无人机自主着陆是无人机任务执行后顺利回收的重要阶段;论文根据固定翼无人机着陆滑跑的特点,设计了无人机着陆滑跑的下滑高度轨迹及高度控制回路;在已知无人机着陆性能和空气动力学模型的情况下,根据无人机飞行任务的需求,研究了直线下滑段的轨迹设计,利用指数拉平方法设计了末端拉平段的轨迹,并结合PID控制技术对无人机的纵向俯仰控制回路以及整个无人机高度控制回路进行了建模和详细研究,利用MATLAB仿真技术对设计的控制方案的性能进行了详细分析,获得了相应的关键设计参数;对设计的高度控制回路方案的数学仿真和基于FlightGear飞行环境模拟系统的半物理仿真验证了所设计的自主着陆高度控制系统的可行性,具有一定的参考实用价值。     

基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计

针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性。     

基于AT91m55800的无人机飞行控制系统设计与实现

本文介绍了ATMEL公司的ARM7处理器AT91M558-00A的性能特点,给出了基于AT91M55800A处理器的无人机飞行控制系统的设计原理和控制策略,介绍了基于μC/OS-II实时操作系统的飞行控制软件的功能模块和任务划分方法,着重说明了各个任务之间的任务调度策略。     

基于OSG和OSDK的无人机标校系统设计及实现

通过对无人机标校过程中遇到的精度不高、稳定性较差、可操作性较低、易受环境因素干扰、专业标校软件缺失等问题进行分析,设计一套包含硬件及软件在内的无人机标校方案,硬件设计包含对机载应答机的指标设计、需求设计及选型,对无人机的指标设计、需求设计及选型,以及配套硬件设备的选型,设计一套可行性高,功能完整的无人机标校软件,设计部分主要包含三部分功能,分别为基于OSG三维建模的标校无人机飞行轨迹生成软件、基于大疆OSDK开发包开发的飞行轨迹导入并启动飞行任务软件、基于远控模块实现机载应答机参数设置的控制软件,并提出无人机标校中的主要技术指标参数,最终形成一套切实可行的无人机标校系统,增加无人机标校的可行性及可靠性,为无人机标校软件的开发及无人机标校实施打下基础。     

变结构三阶一致性无人机编队控制

对多无人机的编队飞行控制问题进行了研究,解决了多无人机编队构成并稳定飞行和编队内某无人机失事情况下其它无人机仍保持队形稳定飞行的问题.首先,基于图论设计编队通讯网络.其次,基于三阶一致性理论设计编队控制器,通过积分得到每架无人机的目标位置和速度.在编队内无人机失事情况下,设计变结构通讯网络,并给出编队通讯结构变化规则.仿真结果表明,上述控制方案能够保证多无人机迅速构成编队并稳定飞行,在编队内无人机失事情况下,能够保证其它无人机依旧按目标路径和编队形状稳定飞行.     

An object-oriented simulation framework for real-time control of automated flexible manufacturing systems

This paper describes an object-oriented simulation approach for the design of a flexible manufacturing system that allows the implementation of control logic during the system design phase. The object-oriented design approach is built around the formal theory of supervisory control based on Finite Automata. The formalism is used to capture inter-object relationships that are difficult to identify in the object-oriented design approach. The system resources are modeled as object classes based on the events that have to be monitored for real-time control. Real-time control issues including deadlock resolution, resource failures in various modes of operation and recovery from failures while sustaining desirable logical system properties are integrated into the logical design for simulating the supervisory controller.     

基于CAN总线磁悬浮球系统分布式控制设计与实现

选用国际上应用最广泛的现场总线之一—CAN总线,对磁悬浮球控制系统进行分布式控制,设计并实现了CAN总线磁悬浮球控制系统。首先,对磁悬浮球控制系统进行了详细分析,确定了系统的总线型网络拓扑结构。在该网络结构下,进行软硬件设计。硬件设计工作主要是设计一个通用CAN节点的设计,使其能够完成模拟量的精确快速采样、高精度输出以及开关量的控制三大功能。软件设计包括两部分:CAN节点中基于ARM的软件设计和PC端监控软件的设计。     

基于CAN总线的运梁车分布式控制系统的研制

应用于高铁PC梁运载的运梁车是SPMT特定用途的一种,其电气液压控制系统复杂,传感器及液压执行机构种类及数量多;基于CAN总线的分布式控制系统架构,将控制系统设计成多个控制模块,采用CAN总线作为系统中各单元之间交换信息的通道,给系统设计和布线带来了极大地便利;文章从硬件和软件设计进行阐述,从动力控制、转向控制、行走控制、悬挂及支腿控制等,逐步介绍运梁车控制系统的研制过程和控制系统结构组成;在参考以往运梁车设计的优缺点基础上,采用了最先进的传感器对运梁车进行了全方位的监控和精确的控制;分析了研制过程碰到的重难点问题及解决办法,为同类自行式模块运输车(SPMT)控制系统的设计提供了一定的参考;研制成功的控制系统安装于公司生产的HJY550运梁车上经过调试及试运转,控制精确、各项功能均达到设计要求,系统运行稳定、安全可靠。     

On near optimal neural control of multiple-input nonlinear systems

It has been a common consensus that general techniques for stabilization of nonlinear systems are available only for some special classes of nonlinear systems. Control design for nonlinear systems with uncertain components is usually carried out on a per system basis, especially when physical control constraints, and certain control performance measures such as optimum time control are imposed. Elegant adaptive control techniques are difficult to apply to this type of problems. A new neural network based control design is proposed and presented in this paper to deal with a special class of uncertain nonlinear systems with multiple inputs. The desired system dynamics are analyzed and utilized in the process of the proposed intelligent control design. The theoretical results are provided to justify the design procedures. The simulation study is conducted on a second-order bilinear system with two inputs and uncertainties on its parameters. The simulation results indicate that the proposed design approach is effective.     

基于边缘检测和图像分割的超声诊断机器人控制系统设计

传统的超声诊断机器人控制系统数据接收量小,控制有效率低,为了解决上述问题,基于边缘检测和图像分割研究了一种新的超声诊断机器人控制系统,系统设计硬件设计部分将硬件理论划分为四个模块进行操作,首先利用RFM63系列无线通信模块加大对数据信息的初步连接力度,提升获取信息的准确性,接着选取角度传感器改善控制系统内部传感角度,为系统操作增加有利信息,利用性能较好的陀螺仪与加速度计对数据进行控制处理,优化传统控制系统,增强数据传导与传输性能,最后选择相应的微控制器进行系统核心控制,以此完成系统硬件设计操作,并在硬件设计的基础上对系统软件进行处理,掌控数据基本信息,同时根据不同的数据控制需求加大数据操控,简便程序设计步骤,缩减系统运行时间,提升控制效率,进而获取效果更佳的软件设计操作。实验结果表明,给出的系统数据接收量平均提高了15.21%,控制有效率增强了22.52%,该设计能够获取较为精准的数据信息,缩减了控制系统的操控时间,减少投入消耗,具备更好的发展前景。     

Multi machine power system excitation control design via theories of feedback linearization control and nonlinear robust control

The dynamics of a large-scale power system are both nonlinear and interconnected. The equilibrium of such a system is typically unknown and uncertain, and the controllers within are also subject to physical limitations. In this paper, a new application of nonlinear robust control is presented for power system control design. It is assumed that the controllers are designed as a part of generator excitation system design. First, a customized exact feedback linearization scheme is developed for the power system under investigation. This new linearization scheme allows one to transform the power system with a single-axis system model into a linear uncertain system with an unknown equilibrium. Based on the latest development of nonlinear robust control theory, a novel control design is then applied to stabilize the resulting linearized uncertain system. Finally, a nonlinear decentralized excitation control is obtained by the inverse transformation. Compared with existing control schemes, the proposed control is free from such common deficiencies of power system nonlinear controllers as network dependence and equilibrium dependence. Detailed stability analysis and engineering judgment in the control design are provided. The results of simulation studies are presented.     

计算机网络控制系统实验装置

本文扼要地阐述了自行开发的计算机网络控制系统实验装置。装置控制系统在逻辑结构上分为两层:现场设备层和网络控制层,PROFIBUS用于现场设备层,网络控制层采用工业以太网。文章对网络控制系统的设计思想、系统结构进行详细地分析和论述,并以模糊PID控制实验为例说明系统实验软件的设计方法。     

状态反馈预测控制干扰解耦的研究

讨论状态反馈预测控制系统设计中的干扰解耦设计问题，给出了状态反馈预测控制系统干扰可解耦设计的充分必要条件。基于状态空间模型，给出了状态反馈预测控制系统设计参数——预测时域按干扰解耦设计的选取方法。它可改善控制系统的性能，提高控制系统的抗干扰能力。仿真结果表明了状态反馈预测控制系统干扰解耦设计的有效性。     

基于Twido PLC的控制程序设计技巧及优化

在PLC的程序设计中,通常要考虑系统的工艺和成本。系统的控制工艺要求不同,相应的控制算法也就各异。为了提高系统的可靠性和实用性,同时满足工艺要求,需要对程序进行优化。介绍了基于PLC的控制系统程序设计技巧和软件优化,并简单描述了现场工业自动化设计的一般特点。提出的一些设计技巧,已经成功地运用于现有的控制系统中,有利于系统的维护和程序的扩展与修改。     

Performance of convergence-based variable-gain control of optical storage drives

In this paper, a method for the performance assessment of a variable-gain control design for optical storage drives is proposed. The variable-gain strategy is used to overcome well-known linear control design trade-offs between low-frequency tracking properties and high-frequency noise sensitivity. A convergence-based control design is proposed that guarantees stability of the closed-loop system and a unique bounded steady-state response for any bounded disturbance. These favourable properties, guaranteed by virtue of convergence, allow for a unique performance evaluation of the control system. Moreover, technical conditions for convergence are derived for the variable-gain controlled system and a quantitative performance measure, taking into account both low-frequency tracking properties and high-frequency measurement noise sensitivity, is proposed. The convergence conditions together with the performance measure jointly constitute a design tool for tuning the parameters of the variable-gain controller. The resulting design is shown to outperform linear control designs.