无人机单侧投弹干扰模型的建立与仿真

无人驾驶飞机单侧弹射投弹时会产生干扰力矩,影响无人机稳定飞行.针对这个问题,对投弹后无人机恢复导弹发射前姿态的过程进行了分析,描述了投弹对无人机的干扰问题.以小扰动状态方程为基础,将干抚力矩作为输入,并在控制律优化设计后将自动驾驶仪控制律作为控制方程代入小扰动模型.在挂载导弹到机身距离较小的情况下,对投弹后无人机姿态角...     

基于改进Fuzzy-PID控制理论的无人机纵向飞控律设计

针对无人机飞行中存在大量的随机干扰和不确定误差等问题,常规的PID控制器不能满足高精度、高灵活性和强适应性的要求,提出了基于改进Fuzzy-PID控制理论的飞控律设计。该设计使用模糊规则下的切换开关来完成PID控制和Fuzzy控制输出量的加权,使控制具有两者的优点。通过调整模糊隶属度函数参数,可以得到系统的最佳控制方案。仿真结果表明:基于改进Fuzzy-PID控制理论的飞控律明显优于常规控制理论,具有较强的适应性和灵活性,在提高无人机的飞行控制系统性能上具有实际意义。     

基于Matlab的飞艇控制半物理实时仿真系统设计

由于飞艇惯性大,响应时间长,机动性低,为了提高机动性,采用基于LMI线性矩阵不等式的方法设计控制律算法,为了验证飞艇控制律的性能,在Matlab的XPC实时仿真平台基础上,搭建半物理仿真平台,研究了宿主／目标机和飞控计算机及地面操作站之间通过串口和反射光纤组成的反射内存网实现宿主／目标机和飞控计算机及地面操作站之间的信息通讯。系统实时仿真的结果表明,该系统能直观有效地验证各种控制律算法的性能,为飞控算法移植到工程应用中提供了有益的参考。     

滑模观测器和比例积分的超机动动态逆控制

研究了一种基于Super-twisting算法的滑模观测器和比例积分的超机动飞机动态逆控制方法。首先分析考虑推力矢量下的超机动飞机非线性特性,建立飞机非线性仿真平台;然后在快回路中针对飞行环境下外部直接干扰力矩,采用Super-twisting算法的滑模观测器估计干扰力矩,设计补偿控制律进行干扰抑制;慢回路中采用经典的比例积分控制弥补由非线性对消引起的系统逆误差;最后对设计的控制律进行大迎角下的"眼镜蛇"机动。仿真结果表明,设计的控制律使超机动飞机具有良好的快速性和稳定性。     

飞行状态受限的多旋翼无人直升机姿态控制

为了更好地体现和满足多旋翼无人直升机的实际工作特点和飞行需求,在考虑不确定、外界干扰等因素的影响下,研究了该无人机飞行状态受限情况下的姿态控制问题。首先,给出了该无人机的数学模型,同时为重构出姿态系统中的未知复合干扰并用于设计补偿控制律,设计了一种SMDO干扰重构算法;随后,为解决状态受限以及避免回馈递推控制器设计过程中的微分膨胀问题,设计了基于SMDO干扰补偿和受限指令滤波的姿态控制器;最后,通过仿真试验验证了算法的正确性。     

舵机电动加载系统的最优控制设计与仿真

针对无人机等飞行器的舵机电动加载系统中存在多余力矩扰动问题,提出了线性二次型最优控制和比例－积分－微分（PID）控制结合的复合控制策略,实现舵机电动加载系统的加载力矩控制。巧妙选取状态变量,建立了系统的状态空间模型并求得最优控制律,较好地抑制了舵机运动带来的干扰。仿真表明,该复合控制策略控制精度较高,且具有较强的抗干扰能力,与电动加载领域常用的小脑模型关节控制器（CMAC）和 PID 复合的控制策略相比,算法简单、计算量小、仿真速度快、输出曲线更加光滑。     

针对多旋翼无人机的高效压制技术

通过对民用消费级多旋翼无人机遥控信号、导航系统和飞控系统的分析,得出对无人机进行高效压制的方法,并根据干扰距离和干信比等指标计算所需干扰信号强度,通过外场试验,验证了干扰效果,证明通过发射压制干扰信号可以达到对入侵的小型多旋翼无人机进行管控的目的.     

某无人机飞控系统地面半实物仿真平台设计

无人机(UAV)飞控系统地面半实物仿真平台用于对无人机飞控系统进行相关地面测试。针对某无人机飞行控制系统,提出了一种基于MATLAB实时工作空间和VxWorks实时操作系统的地面半实物仿真平台方案。针对无人机小扰动数学模型,构建了地面站上位机、控制器和模型机组成的实时系统闭环回路,对硬件及软件配置进行了说明,并设计了相关控制算法。该试验台可实时监测无人机系统状态,并可实时对模型注入扰动,实现系统在线调参。该半物理仿真平台结构简洁,功能明确,为相关控制律提供了便捷的研究设计手段。     

BP神经网络在无人机飞控系统故障诊断中的应用

某型无人机飞控系统结构的复杂性使得它的故障形式与故障特征的关系呈非线性的映射关系,用传统的信号处理方法不易提取故障特征,给故障诊断带来很大困难。在分析BP神经网络的结构及其算法的基础上,构建了基于BP神经网络的故障诊断系统,用于某型无人机飞控系统的故障诊断,仿真结果表明优化后的BP算法能够用于故障诊断。     

军事科学与兵器

9916608大型无人机双发火箭助推发射技术的研究[刊]/裴锦华//南京航空航天大学学报.—1999,31(3).—342～345(B)与小型无人机单发火箭助推发射系统比较,大型无人机双发火箭助推发射系统设计中存在着一些特殊问题,如火箭助推器的匹配设计,发射装置类型设计,发射参数的选择,纵向力矩平衡问题,以及机-架系统的动载荷问题等。通过对上述问题的分析讨论,为此类无人机发射系统总体方案的确定提供了一些设计原则和选择依据。参4     

小型高速无人机控制耦合分析及补偿控制

小型高速无人机横侧向转动惯量很小,在控制方向舵时,会在滚转通道产生较大的滚转角加速度,从而产生剧烈的滚转运动,表现出明显的控制耦合作用,影响小型高速无人机横侧向控制。本文从系统数学模型出发,了解其产生机理,以及其对无人机控制过程的影响。针对其中不可忽视的控制耦合力矩作用,采用 PID 控制方法,设计相应的耦合补偿控制律。仿真验证表明,该耦合补偿控制律能对控制耦合力矩项进行补偿,效果良好。     

主动干扰辅助下的无人机隐蔽通信功率与位置联合优化

利用友好干扰节点发送人工噪声是无线隐蔽通信中一种常见实现方法,可以增加监听者做出判断的不确定性,从而实现隐蔽传输。为此,考虑在无人机隐蔽通信网络中,部署一个空中的友好干扰节点,发射人工噪声干扰地面监听者的检测。对无人机与地面用户之间实现无线隐蔽传输进行了研究,分析了其有效隐蔽性能,联合优化了2架无人机的发送功率和位置部署以最大化隐蔽传输速率,使用粒子群优化算法与功率位置交替迭代算法2种优化方法得到最优的无人机部署位置及功率分配方案。仿真结果表明,联合优化方案相比于固定位置只优化功率的基准方案可以显著地提高系统隐蔽传输性能,且交替迭代算法所得结果要优于粒子群优化算法。     

三维编队飞行短时记忆控制

为解决主从机编队飞行问题,以柱面坐标系为参考坐标系,建立长机与僚机之间的相对运动模型。考虑编队飞行系统所受干扰上确界未知,提出无人机编队队形保持的短时记忆控制律。仿真结果表明,控制能够抑制较大干扰,使系统迅速到达期望状态。控制律简单、快速、有效,对编队飞行实现自主飞行有重要意义。     

方向舵卡死无人机步出螺旋运动控制律的设计

为了解决方向舵卡死引起无人机步入螺旋运动模态,进而可能尾旋坠机的问题,提出了仅通过设计副翼通道的控制律使无人机步出螺旋运动的新方法。首先从方向舵卡死产生的力及力矩的分析出发,得出方向舵卡死且在航向稳定性大于横向稳定性时无人机会步入螺旋运动,仿真结果证明了该结论的正确性。然后把卡死的方向舵产生的影响当作常值扰动,通过设计副翼通道的控制律,实现了无人机改出螺旋运动按指定的滚转角以及偏航角飞行的预期目的。最后通过仿真实验,验证了所设计控制律的可行性。     

无人机交替中继通信及其轨迹优化和功率分配研究

为了提高无人机中继通信系统的频谱利用率,该文提出一种交替中继方法,通过两个无人机中继交替工作,轮流将信息从源端转发到目的端。研究联合优化无人机中继的飞行轨迹和各发射端的发射功率,协调两条中继链路的相互干扰,实现端到端的吞吐量最大化。涉及的优化问题受限于无人机的高度约束、机动约束、防碰撞约束以及各发射端的平均与峰值发射功率约束,是难以求得最优解的非凸优化问题。该文提出一种基于交替最大化和连续凸优化技术的高效迭代算法求解次优解,并用计算机仿真验证了所提算法的有效性。     

基于反步法的四旋翼无人机自适应控制研究

文中设计了基于反步法的自适应控制器,来解决无人机在外界干扰情况下的姿态和位置控制稳定性问题.针对"X"型无人机进行动力学建模,将其转换为具有外界干扰的严反馈形式.将系统分为位置子系统和姿态子系统,结合反步控制,运用Lyapunov函数递推出使系统稳定的自适应律和各通道的控制律,再通过推出的通道控制律反解出期望的姿态角,...     

基于DSP28335双核飞控计算机的实现

针对无人机(UAV)飞控计算机的接口丰富、浮点运算效率高、可靠性高等要求,设计了一种基于双TMS320F28335(简称DSP28335)架构设计的无人机飞控计算机,一核专用于导航信息的解算和传感器信息的综合处理,另一核专用于控制律解算和机载任务管理。借助此双CPU架构,实现了飞控计算机强大的运算与信息处理能力,以及丰富的片上资源,并且电路结构简化,CPU降额使用,系统可靠性高。该双核飞控计算机被成功应用于某微型测姿系统的组合导航信息采集处理及Kalman滤波算法的姿态漂移校正。     

基于模糊干扰观测器的无人机自主着陆逆控制器设计

针对具有显著非线性和不确定性的无人机自主着陆系统,提出基于模糊干扰观测器的非线性动态逆的控制方法,用于降低控制器对不确定性的要求。基于时标分离原则,将无人机自主着陆系统分为快回路、慢回路、非常慢回路和极慢回路,通过在快回路、慢回路和非常慢回路设计动态逆控制律使状态解耦,设计直线下滑和指数拉平的着陆轨迹,并在极慢回路进行跟踪。设计基于模糊系统的干扰观测器,以逼近外部干扰和内部不确定性等复合干扰,基于李雅普诺夫理论证明系统稳定性。最后给出了无人机自主着陆轨迹跟踪控制仿真,仿真结果表明设计控制器具有良好鲁棒性,完成无人机在外界干扰下的自主着陆控制。     

无人机辅助物理层安全下的保密性能优化

信息安全是影响物联网(IoT)应用的关键因素之一,物理层安全是解决物联网信息通信安全问题的有效技术。该文针对物联网中带有主动攻击的全双工窃听者,利用无人机(UAV)辅助发射人工噪声的方法,提升系统物理层安全性能。为了跟踪窃听者位置移动,首先采用贝叶斯测距和最小二乘法迭代估计窃听者位置,然后提出基于Q-learning的无人机轨迹优化算法,以达到在窃听者移动情况下系统保密性能最优。仿真结果表明,该算法能快速收敛,并且无人机能够跟踪窃听者移动来确定自身最佳位置,对窃听信道实施有效干扰,从而保证系统可达安全速率最大。     

基于滑模扩张干扰观测器的固定翼无人机动态逆控制

为解决存在模型不确定性与外部干扰时的固定翼无人机控制问题,设计了一种非线性滑模扩张干扰观测器与快速响应动态逆相结合的控制律。在扩张干扰观测器设计的基础上,引入滑模原理设计了一种非线性滑模扩张干扰观测器,对干扰及其变化率进行实时估计;将无人机姿态运动方程分为姿态角慢回路与姿态角速率快回路,依此分别设计动态逆控制律,并基于干扰估计量对未知扰动进行补偿,同时在快回路控制器中加入由快速跟踪微分器(TD)估计的指令值微分量,以提高控制器的响应速度,最后证明了复合控制器的稳定性。仿真实验表明,设计的复合控制器能够对无人机姿态运动进行高效控制。