基于模型跟随的直升机飞行控制与仿真

研究直升飞机飞行控制优化问题,由于控制系统为多变量、非线性系统,造成稳定性和实时性较差。为使直升机飞行品质满足ADS-33性能要求,提出采用模型跟随控制方法为基本结构,结合鲁棒特征结构配置对直升机飞行控制系统进行设计。首先根据ADS-33的性能指标设计理想模型,然后利用模型跟随控制方法构造整个控制系统的框架结构,并采用线性系统的鲁棒特征结构配置对控制器的参数进行设计,并对控制结果进行仿真,结果表明直升机飞行品质达到ADS-33性能指标要求。     

基于模糊控制的某教练机飞行姿态控制器设计

提出了一种基于规则的模糊逻辑飞行控制系统的设计方法,用以解决某教练机训练系统中数学模型时变性和不确定性问题.为了避免建模的困难,某教练机飞控系统采用模糊逻辑控制设计其控制律,结合飞行员的操纵经验,对系统进行动态调整.以俯仰角为研究对象,利用MATLAB中的fuzzy工具箱实现了模糊控制器设计,给出了俯仰角模糊控制器的控制曲面视图,并在SIMULINK仿真环境下建立了仿真模型.结果表明,所设计的模糊逻辑控制器满足操作品质的要求,具有较好的鲁棒性,对教练机驾驶训练仿真平台的飞行控制系统设计具有一定的应用价值.     

基于模糊规则的多模型控制方法在AUV航向控制中的应用

本文研究了基于模糊切换规则的多模型控制方法,通过模糊切换实现了多控制器集的平滑切换,各局部控制器可以采用常规或智能控制规律设计。并在环境干扰条件下,以航向控制为例,对AUV进行航向跟踪,对比基于单一模型下设计的控制器：仿真结果验证了该控制方法具有很好的控制性能和鲁棒性。     

基于LQR直升机模糊滑模跟踪控制

研究直升机系统稳定性优化问题,由于直升机系统的强耦合和非线性特性的影响,使飞行的稳定性和实时跟踪性差。为解决上述问题,对直升机原始数学模型进行近似线性化和解耦处理,采用模糊滑模控制方法实现直升机姿态角度的跟踪控制。首先,在滑模面的设计中引入最优线性二次型调节器,构建一种积分型切换面。其次,以切换面及导数的乘积和滑模切换增益的变化量为模糊系统的变量,实时调整变结构控制项的切换增益。仿真结果表明,通过控制器设计能够实现直升机姿态角度跟踪的稳定性,对外界不确定干扰具有强鲁棒性且控制器输出抖振问题得到明显改善。     

基于ADS—33E的直升机解耦控制律设计与仿真

对直升机各控制通道间耦合严重的特点,基于前馈补偿方法设计直升机解耦控制系统;分析、比较直升机各通道之间的耦合效应,确定解耦控制器结构;针对不同高度和速度下的飞机模型设计解耦控制律,利用径向基神经网络拟合控制参数,实现全包线范围内的解耦控制律,并仿真验证;依据飞行品质规范ADS—33E可以得出,采用上述控制方案,可以取得良好的解耦控制效果,表明了该方法的可行性和有效性。     

基于模糊规则切换的变水量空调温度Fuzzy-PID控制器设计

针对变水量空调温度控制的Fuzzy-PID复合控制器存在切换点选择困难和切换扰动的问题,设计了基于模糊规则切换的Fuzzy-PID复合控制器;在控制误差大时,采用模糊控制提高系统动态特性;在控制误差小时,采用PID控制提高系统的控制精度;为使控制器切换平滑,采用模糊规则进行切换,并对模糊规则的选取原则进行了分析,在Matlab/Simulink软件上进行了仿真;仿真结果表明,该控制器实现了平滑切换,且具有一定的抗干扰性。     

无人直升机悬停至前飞切换控制

模态切换控制是无人直升机实现全天候自主飞行的关键,实现飞行模态闯快速平稳的切换是无人直升机控制器设计的主要目的。针对无人直升机悬停至前飞过切换程时高度不能保持现象和对象无人直升机高度一航向通道之间存在耦合,提出了前飞速度和航向角速率补偿设计高度通道控制律,升降速度和总距风扇联动关系补偿设计航向通道控制律。最后通过大量仿真试验验证了此方法的可行性和有效性。     

直升机飞控系统三维动画仿真平台设计与实现

为了更好地分析和设计直升机飞行控制系统,开发了直升机飞行控制三维动画仿真平台.平台适用于各种直升机飞行控制系统设计与仿真,可以载入和显示各种控制器、直升机模型,并用数字、曲线和三维动画显示仿真结果.仿真平台利用Visual C++ 6.0编程,MFC开发软件主界面,Matlab引擎提供后台计算服务,Creator建立直升机模型和飞行环境,Vega实现实时动画显示,实现了软件间接口平滑、无缝的互连.以UH-60A黑鹰直升机全包线飞行控制系统的设计仿真为例,采用H∞回路成形和定量反馈理论(QFT)相结合的内外回路设计方法,验证了控制方法的有效性和此仿真平台的先进性.     

微小型无人直升机协调转弯的控制和实现

针对微小型无人直升机( MUH)协调转弯的问题,提出了控制策略和实施方案。首先在MUH数学模型的基础上,建立了MUH的状态方程,灰箱辨识得到其参数;然后分析了协调转弯的工作原理,并以无人直升机的军标ADS-33E-PRF作为参考,利用Matlab sisotool工具箱设计了协调转弯控制器,反复调整参数使其满足军标的level1标准;最后基于该对象和设计的控制器,在3~6m/s的风速下,进行了实物飞行实验。实际飞行结果表明：协调转弯控制姿态稳定,速度误差在±0.5 m/s以内,高度保持相对稳定,误差在±1.2 m以内,水平曲线近似一个圆,XY位置误差在8%以内。结果验证了所设计的协调转弯控制器可靠,工程上能实现,具备良好的鲁棒性和动态性能。     

基于LQR的无人直升机姿态控制器设计

无人直升机控制系统是一个易受环境干扰的、各通道相互耦合的非线性系统.为了实现无人直升机能在不同环境下自主飞行,需要设计抗干扰能力强的控制器;采用系统辨识的方法得到直升机横向通道和纵向通道姿态环路的线性系统模型;根据线性最优二次型理论,对直升机横向通道和纵向通道的姿态环路设计了LQR最优控制器,使用MATIAB仿真选取最优控制器参数后,在ALIGN 700N直升机上进行了实际飞行试验,仿真和飞行试验表明,采用LQR控制技术设计的无人直升机姿态控制器具有较强的鲁棒性和实用性.     

基于遗传算法和模糊逻辑的智能飞控技术研究

设计了基于遗传算法和模糊逻辑控制的智能飞行控制系统及采用论域自调整的模糊控制器，控制器以角度跟踪误差及其微分信号为输入来控制相应的气动舵面偏转，实现对该姿态的跟踪控制。文中给出了控制器输入输出的隶属函数，设计了相应的规则库。并在此基础上进一步利用遗传算法对模糊控制器进行优化设计，给出了遗传算法各个参数的选择原则。仿真结果表明，基于遗传算法和模糊逻辑的智能飞控系统具有良好的控制效果。     

机动弹头末制导模糊控制研究

机动弹头在末制导段的飞行参数随着飞行条件的变化而发生较大变化,呈现严重的非线性,给控制系统设计带来较大困难.结合模糊控制和PID控制的优点,从工程实用的角度出发提出了一种基于模糊PID控制器设计的方法.模糊控制系统对系统的参数变化有较强的适应能力,尤其适合于数学模型未知、非线性的、复杂的对象.模糊控制器可根据系统的误差和变化对PID控制器参数进行自动优化和调整,然后用同法设计导弹的俯仰通道模糊控制器,并与传统的PID控制器进行分析对比,最后在六自由度模型上进行仿真.仿真结果表明控制器能够满足机动弹头末制导控制系统要求.     

飞行模拟器视景图象补偿控制系统的实现

详细介绍了飞行模拟器视景系统图象补偿控制系统的设计原理及方法,应用了改进的模糊算法,并结合传统的前馈控制,成功地解决了图象旋转问题,改进的模糊控制器设计方法不比一般的模糊控制器复杂,但改进的模糊系统除具有一般模糊控制系统鲁 性强的特点外,还具有超调小,控制精度高的优点,实验结果表明,此系统的主方法在工程实践中有一定的应用价值。     

基于AFSMC算法的四旋翼飞行器控制策略研究

针对四旋翼飞行器在飞行过程中,控制系统存在非线性、强耦合、不确定性和鲁棒性差的问题,建立了关于四旋翼飞行器的动力学数学模型,将自适应控制、模糊控制和滑模控制相结合,提出基于自适应模糊滑模控制(AFSMC)的快速平稳控制策略。采用模糊系统推理方法实现理想控制律的逼近。在满足李雅普诺夫稳定性条件的前提下进行控制器的设计和稳定性分析,并结合四旋翼的数学模型和给定参数进行了MATLAB仿真。仿真结果表明,AFSMC控制器相比常规PID控制器具有良好的动态性能和抗干扰能力。     

高超声速飞行器飞行轨迹的模糊控制设计

针对高超声速飞行器飞行过程中因干扰造成的飞行轨迹散布问题,提出了采用飞行器飞行轨迹的模糊控制设计方法。方法以高超声速飞行器飞行轨迹线偏差和线偏差变化率作为模糊控制器输入,采用模糊推理设计飞行控制系统。在完成高超声速飞行轨迹控制系统数学建模的基础上,结合自动驾驶仪特点对飞行轨迹模糊控制系统进行了设计。结论通过仿真表明所设计的飞行控制系统满足飞行轨迹及攻角性能要求,验证了方法的正确性。     

航空发动机自调整模糊控制器设计研究

航空发动机是一个复杂的非线性控制系统,难以建立精确数学模型,在飞行包线宽广的范围内工作存在不确定性和时变性。模糊控制有利于解决上述问题,而基本模糊控制器一旦被设计,对于模糊规则和综合推理也被确定,但不能调整。为了满足航空发动机复杂多变的控制要求,提出一种规则自调整的方法设计模糊控制系统。采用自组织思想,引入调整因子,实现对模糊规则的自调整功能。通过对航空发动机模型仿真,结果表明,与基本模糊控制器相比,自调整模糊控制器输出调节时间短、速度快、阶跃响应特性好,满足航空发动机控制要求。     

飞机俯仰运动自抗扰控制器设计

提出了利用自抗扰控制器在大包线范围内设计飞机俯仰运动控制器的新方法．利用二阶自抗扰控制器补偿系统模型扰动和外扰，实现了纵向运动俯仰角变量的跟踪控制．自抗扰控制器直接依据飞机的非线性模型，符合飞机动力学模型摄动大的特点，在很大的包线范围内不需要改变控制器的结构和参数，简化了飞行控制律的设计过程．大包线范围内的仿真结果表明，系统具有良好的动态和稳态性能，控制器具有很强的鲁棒性，为解决大包线范围内的飞行控制问题提供了一种有效的新途径．     

Output Feedback Dynamic Surface Controller Design for Airbreathing Hypersonic Flight Vehicle

This paper addresses issues related to nonlinear robust output feedback controller design for a nonlinear model of airbreathing hypersonic vehicle. The control objective is to realize robust tracking of velocity and altitude in the presence of immeasurable states, uncertainties and varying flight conditions. A novel reduced order fuzzy observer is proposed to estimate the immeasurable states. Based on the information of observer and the measured states, a new robust output feedback controller combining dynamic surface theory and fuzzy logic system is proposed for airbreathing hypersonic vehicle. The closedloop system is proved to be semi-globally uniformly ultimately bounded (SUUB), and the tracking error can be made small enough by choosing proper gains of the controller, filter and observer. Simulation results from the full nonlinear vehicle model illustrate the effectiveness and good performance of the proposed control scheme.      

一种用于空战仿真的模糊-自适应控制系统

该文综合应用模糊控制技术，自适应控制技术和遗传算法设计了一种通用的混合型飞行状态控制系统，用于模拟飞行员在空战时对战斗机的基本控制功能。首先，我们根据飞行员的驾驶经验构造了一个模糊控制器，并用遗传算法对其优化。然后，将所得到的模糊控制器与战斗机仿真模型一起作为一个控制对象，用自适应控制方法进行,以提高整个控制系统对不同战斗机模型的适应能力。仿真结果表明，这种控制方法取得了良好的控制效果，用于多种型号的战斗机模型。