基于几何法的无人机航迹规划

针对无人机的三维航迹规划问题,提出了一种基于几何法的航迹规划算法.通过对无人机飞行航迹的分析,将无人机航迹看作是由一系列直线、圆弧和螺旋线的有序组成.研究了无人机最大过载系数、最大平飞速度、升限等性能与航迹可行性的关系,得出生成最优航迹的限定条件.讨论了几何法无人机航迹规划的步骤.按照几何原理对无人机航迹进行了规划,将无人战斗机的机动性能在航迹中充分体现出来.计算机仿真结果表明用几何法规划的航迹具有较好的适用性.     

超机动飞机非线性建模仿真与操纵特性分析

研究建立较为准确的超机动飞机非线性模型,对新型战斗机的研发具有重要意义。在分析超机动飞机非线性特性的基础上,建立了带推力矢量的超机动飞机非线性动态模型,着重分析了气动力、气动力矩以及发动机的建模过程。为改善系统的动态特性,采用动态逆结合PID的方法设计了超机动飞机在大迎角机动下的控制律,并进行了＂眼睛蛇＂机动仿真。根据＂眼镜蛇＂机动的仿真结果,分析了超机动飞机在大迎角飞行时操纵特性,证明了所建立模型的合理性与有效性。     

无人机机载导弹攻击区目标优化仿真与研究

在无人机机载导弹攻击精度优化的研究中,由于无人机机载导弹受舵机延时、过载、发动机点火和视线角等因素的制约,约束条件复杂,而且攻击区受环境影响显著,不仅与自身的飞行特性有关,也与目标的运动特性有关,因此计算复杂而且精度低.采用黄金分割法,建立了基于多种约束条件的目标优化系统,得到了攻击区的远、近距离边界;并进一步研究了无人机与目标在不同飞行高度、高度差和目标的机动过载对机载导弹攻击区的影响.结果表明,上述方法提高了无人机机载导弹攻击区的计算精度,降低了边界搜索次数,为提高导弹攻击精度提供了科学依据.     

飞机超机动状态动力学特征及对控制系统的挑战

超机动能力作为第四代战斗机的重要标志性特征,在近距空战中具有极其重要的作用.针对非线性非定常气动效应、强耦合和操纵器异构冗余等超机动状态飞机的基本动力学特征,分析了其非线性气动力/力矩、非定常迟滞效应、参数快时变、惯性耦合和推力矢量等因素给控制系统带来的挑战,总结了超机动飞机的非线性非定常气动力建模、飞行控制和控制分配的研究现状,给出了一种基于非线性补偿和气动力模型数据库的鲁棒解耦控制策略,为超机动飞行控制方法的工程应用提供了参考.     

推力矢量试验设备分段精确控制方法研究

推力矢量试验装置是进行战斗机过失速机动和直接力控制模式超机动能力试验的装置;结合推力矢量试验装置的特性,推力矢量试验需要对多路高压、大流量气流进行精确的流量控制;通过推力矢量试验装置的特性分析,提出多模型控制的策略;针对不同阶段的特点和控制任务要求,分别采用基于专家系统、智能PID以及补偿解耦等控制策略,实现高压、大流量条件下的高精度流量控制;从调试运行结果看,流量控制精度达到3‰～5‰的水平,满足了推力矢量试验的对流量精准度的要求.     

一种基于Daisy-chain的推力矢量协调控制方法

推力矢量技术作为先进战斗机最重要的技术之一,可以大大提高飞机可控迎角的范围,增强战斗机的过失速机动能力.然而目前我国可借鉴国外重要机型推力矢量技术的实现是通过在驾驶舱中增加相应的矢量操纵机构实现的,在很大程度上增加了飞行员的驾驶负担.如何取消该操纵机构并将其对于推力矢量的控制综合协调进飞控系统中,以减轻操作负担,成为一个亟待解决的重要问题.现提出了一种基于Daisy-chain分配、动态逆控制的推力矢量协调控制方法.方法 基于模块化的控制-分配设计思想,采用链式分配与非线性反馈线性化的方法,能够将推力矢量控制融合到阻尼增稳系统中去,并实现对矢量操纵面与气动操纵的协调控制,因而能取消推力矢量操纵机构,减轻了飞行员的工作负担.仿真结果表明,上述方法能有效地实现推力矢量的协调控制,并且基于Daisy-chain的设计方法还实现了最小推力矢量控制,因而有效降低飞机操控对于推力矢量机构的工作负担,减少发动机的维护成本.     

无人攻击机的现状和发展前景

无人机在军事上的运用是从攻击型无人机开始的.二次世界大战后期,希特勒德国多次用V-1、V-2飞弹袭击英国本土.V-1是世界上第一架在整个飞行过程中由飞行控制系统自动导引的无人机,也是现代巡航导弹的先驱.其外形象一架普通飞机,有机身、中单翼、平尾和立尾.机翼翼展5.2米,在立尾上方装1台脉冲式喷气发动机.机内装定高器、程序控制器和自动驾驶仪.战斗部是1000公斤炸药.V-1的时速达550公里,射程220公里.限于当时的技术水平,导引精度较差,命中率较低.但它对无人机和导弹的发展起了很大推动作用.目前世界上无人攻击机都是空对地(舰)攻击型的,其攻击的目标是地面或海上的固定目标和活动目标.固定目标如导弹发射场、雷达站、储油库、交通枢纽.活动目标如军舰、潜艇、坦克、车辆.在发展无人战斗机方面,美国作了大量研究试验工作.曾用“火蜂”Ⅰ靶机改成空-空交战试验台,1971年在太平洋导弹靶场用它同F-4战斗机进行空-空交战模拟试验.空-空交战试验台由地面     

超机动飞机的动态建模与控制律设计及仿真

建立了带推力矢量的超机动飞机非线性动态模型,重点分析了气动力、气动力矩以及发动机的建模过程.采用基于神经网络的自适应逆方法,设计了超机动飞机大迎角机动下的控制律.首先应用动态逆方法,分别设计了快慢回路的飞行控制律;然后利用BP神经网络,在线补偿飞机模型不确定性以及外界干扰.眼镜蛇机动的仿真结果表明,所设计的控制律在大迎角机动条件下具有良好的控制性能,能够保证闭环系统的稳定性.     

提高无人作战飞机协同作战能力的关键技术

简要分析了提高无人作战飞机协同作战能力所涉及的几个关键技术问题。从国外无人作战飞机协同作战相关战例研究入手,对有人机对无人机飞行导航系统和战斗机交战管理2个典型协同战例进行描述;重点分析了多无人作战飞机协同作战、有人机与无人作战飞机协同作战两种作战样式中的关键技术问题;最后介绍了无人作战飞机协同作战的两种典型应用。     

推力矢量飞行器的自抗扰控制设计及控制分配

推力矢量飞行器往往需要在大功角等具有大不确定性和强非线性的区域高质量地完成飞行动作,因此,如何应对大范围不确定性是推力矢量飞行器控制设计的关键问题.另一方面,推力矢量飞行器包含多种控制输入并且不同控制输入具有不同物理特性.因此,控制输入分配也是推力矢量飞行器控制设计的关键问题.为了对付大范围的不确定性,本文引入虚拟控制量的概念,采用自抗扰控制技术实现对飞行过程中的总扰动的实时估计和补偿.进一步,考虑控制输入的物理约束条件,提出了保证虚拟控制量达到设计值并使得发动机能耗最小的控制输入分配方案.通过建立对应的优化问题,严格分析其最优解的性质并提出了有限步求解最优控制分配输入量的算法.在仿真环境下,提出的控制算法有效实现了推力矢量飞行器大功角区域的机动动作,并能应对大范围的气动参数不确定性.