四旋翼飞行仿真器的姿态控制

针对多变量控制系统对扰动敏感的问题,以携带多个配重的四旋翼飞行仿真器为研究平台,分别设计了线性二次型和粒子群优化LQR两种控制系统,模拟实际工作中旋翼机的姿态控制。在MATLAB/Simulink里建立控制系统模型,结合实时控制工具箱进行实验。结果表明,在保证控制系统性能和鲁棒性均较好的情况下,对于常规及突变性干扰,两种控制器均可有效提高多变量控制系统的抗扰能力,且粒子群优化LQR控制比LQR控制响应快、超调小,稳定性高。     

基于RBF-ARX模型的四旋翼飞行器的预测控制

四旋翼飞行器运行中具有不稳定、非线性和强耦合特性,较难建立其准确的数学模型,针对这个问题,提出了基于RBF-ARX模型的预测控制设计方法;RBF-ARX模型是线性自回归(Auto-Regressive eXogenous,ARX)模型和高斯径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络相结合设计的模型,可用于建立非线性系统的全局模型,描述非线性系统的非线性特征。预测控制算法根据系统输入、输出信号预测对象未来输出变化趋势,并将其与系统实际输出的误差反馈校正,使误差最小;该法首先建立四旋翼飞行器的RBF-ARX模型结构,就模型参数的辨识、优化给出了详细分析;并基于该模型设计了系统预测控制器,最后通过仿真和实时控制效果证实了该方法的可行性和有效性。     

飞行仿真器过载系统设计

本文结合飞行仿真器过载系统的设计，讨论了过载系统数字模型及仿真算法的建立，并论述了过载系统的构成及设计方法。     

四旋翼无人机飞行过程孪生仿真研究

为了满足无人机在实际飞行过程中的虚实交互、实时响应和精确控制等要求,以四旋翼无人机的飞行过程作为任务需求,提出基于数字孪生技术的四旋翼无人机飞行过程仿真研究。搭建了四旋翼无人机飞行数字孪生系统架构,分析了数字孪生体仿真数据的流向及其作用,并对四旋翼无人机飞行数字孪生系统的功能和意义进行了介绍。从几何、物理、行为和规则等四个方面融合构建了四旋翼无人机的数字孪生体模型。最后进行了四旋翼无人机巡航过程的案例研究,通过仿真案例中的各项参数分析,考察了虚实无人机之间的交互性,证明了数字孪生体模型的精确性,验证了四旋翼无人机飞行数字孪生系统的可行性。     

飞行仿真器目标机投影系统设计

一、概述在实施双机编队、空战及攻击的飞行课目训练中,需有一目标机做为“长机”或“靶机”。在飞行仿真器中,如何将目标机逼真地映现在飞行员的视场内且随着长、僚机飞行员的操纵,目标机的姿态和位置做相应的变化。以达到模拟空战飞行训练的目的。需设计一目标机投影系统。目前国外通常采用计算机成象(CGI)     

四旋翼无人直升机鲁棒飞行控制

讨论了四旋翼无人直升机的飞行控制问题,提出了一种鲁棒控制器设计方法.该控制器由内环姿态控制器和外环位置控制器两部分组成,姿态控制器采用基于信号补偿的鲁棒控制方法,位置控制器由经典的PD控制实现.将该控制器用于实验室自主研制的四旋翼无人直升机系统,实现了室内悬停飞行.实验结果验证了该控制方法的有效性.     

基于自适应单神经元PID的四旋翼飞行控制研究

针对传统增量式PID控制算法在四旋翼飞行器的姿态控制中自整定参数不足的缺点,提出了一种改进的自适应单神经元PID控制算法,该算法在单神经元加权系数调整的基础上引入PSD自适应控制方法,增加了对比例系数的自适应调整;通过建立四旋翼飞行器的动力学模型和飞行试验平台对该改进算法进行仿真验证;仿真结果表明,采用自适应单神经元PID算法的控制器结构简单且响应速度快,精度高,具有更高的鲁棒性和自适应能力,能有效的实现四旋翼飞行器姿态的稳定控制。     

旋翼飞行机器人系统建模与主动模型控制理论及实验研究

为解决旋翼飞行机器人全包线飞行中的参考模型辨识问题和由飞行模态转换、 内外部扰动, 以及动力学时变所产生的模型失配问题, 并消除模型失配对基于参考模型所设计的飞行控制器造成的跟踪性能的影响, 本文提出了基于悬停参考模型的系统辨识和主动模型的在线控制策略. 通过改进的频域辨识方法和半解耦的简化模型结构, 在悬停模态下进行模型拟合和全包线飞行的模型差分析, 然后结合自适应集员估计(Adaptive set-membership filter, ASMF)方法提出模型差的在线估计和控制补偿策略来应对统计学未知且有界(Unknown but bounded, UBB)的模型差, 以此消除上述模型失配对名义控制器理想条件的破坏所造成的控制性能降低. 最后, 通过在ServoHeli-40旋翼飞行机器人平台的实际飞行对比实验, 验证了所提出方法的有效性和现实可行性.     

四旋翼无人机的旋翼空气动力学建模与仿真

针对四旋翼无人机在不同飞行状态与不同姿态角状态下如何提升飞行稳定性的问题,提出了通过调整俯仰角来提升飞行稳定性的方法.首先建立了四旋翼无人机的机体坐标系与地面坐标系,运用动量理论、涡流理论及叶素理论,对四旋翼无人机的旋翼进行动力学分析,得到桨叶叶素所受到的空气动力及力矩,然后建立了各个旋翼空气动力学系数与飞行稳定性系数的数学模型,并使用MATLAB进行了仿真,得出各个旋翼空气动力学系数在不同飞行状态下的变化情况.最后进行了实际飞行检测,得出四旋翼无人机在飞行过程中,俯仰角保持在[-5°,5°]内,能有效提高飞行稳定性.     

四旋翼无人机飞行姿态模型参考自适应控制

四旋翼无人机具有机械结构简单、可垂直起降等优势,在各个领域都有极广泛的应用.经典控制算法如PID对无人机在受扰动或环境变化时的控制效果不理想,难以调节至平衡状态.论文对动力学建模加以适当简化,设计了自适应控制律,数值仿真实验结果表明,模型参考自适应控制能在很大范围内有效屏蔽干扰,验证该算法是有效的.     

基于PC的飞行指挥训练系统

为缩短飞行指挥员的训练周期,提高训练效率,降低训练成本,设计并实现了基于PC的飞行指挥训练系统.该系统涉及语音识别、飞行仿真、视景仿真、数据库和网络通信等许多领域.给出了该系统的整体设计、模块设计及关键技术的实现途径.在语音识别等主要功能模块采用了余度技术,避免非人为中断,实现系统免维护.实践证明,该系统完全满足飞行指挥员的实训要求,可供其他指挥仿真借鉴.     

飞行模拟机新型照明系统设计

以波音737-800飞行模拟机作为样例,阐述现有模拟机照明系统存在维修成本和维修频次过高等缺陷。针对上述问题,以模式控制面板(MCP)为设计对象,研制出基于Arduino的飞行模拟机新型照明系统。该系统使用三色LED作为发光源,具备使用寿命长、故障率低等优势,且经实验测试,其照明效果足以满足模拟机训练需求。     

直升机模拟器操纵负荷系统建模与试验研究

为提高某型直升机飞行模拟器操纵系统操纵力感逼真度,将直升机操纵系统分布参数分段集中化处理,利用最小二乘参数估计法得到其线性模型,并以纵向通道为例建立了杆力-位移模型和电动力伺服加载系统模型。将模型应用于某型直升机飞行模拟器并进行力感试验,试验结果表明,所建立的杆力-位移模型与实装飞机力感特性相吻合,充分证明了杆力-位移模型的有效性,该模型已成功地应用于某型直升机飞行模拟器操纵负荷系统。     

飞行仿真转台伺服系统滑模控制器设计

针对转台位置伺服系统中存在的非线性摩擦环节．设计一种补偿摩擦的滑模控制器。该控制器把摩擦作为系统的有界扰动，利用滑模控制，在仅知道摩擦力矩上界的情况下，对摩擦进行补偿。仿真结果表明，该控制器有效地抑制摩擦力矩的影响，实现高精度的位置跟踪，鲁棒性强。     

基于SMC的飞机仿真器航道罗盘伺服系统研究

建立了飞机仿真器航道罗盘伺服系统数学模型,选择直流电动机作为系统的执行元件,采用滑模控制（SMC）设计位置环控制器,重点讨论了控制参数的选取。仿真和实验结果表明,与直接采用LQR方法设计的控制器相比,结合变结构控制选取的控制器具有较强的鲁棒性能,能够满足系统的快速定位要求。     

飞行模拟器中的大气数据仿真系统设计

飞行模拟器的分系统建模不同于真实机载系统建模,它以地面件为载体,仅对座舱可见设备做实物仿真,目标是能够覆盖地面及空中的飞行科目和训练任务。因此,对于大气数据系统必须从原理上进行建模,才可满足与飞行模拟器其他分系统的数据交互,逼真地呈现故障、特情等现象。通过阐述飞行模拟器系统框架,了解大气数据仿真系统软件驻留及硬件驱动原理。以系统输入和输出的交联关系整理出软件运行流程,最后通过系统建模及设计实例和仿真输出证明该仿真方法的实用性。该方法已通用于多型号的不同等级模拟器中,功能可覆盖模拟飞行训练全任务要求。     

工程飞行模拟器装配式实时管理系统的设计

针对目前工程飞行模拟器实时管理系统在软件可复用性和可维护性上存在的问题,对装配式软件系统进行了深入研究,探讨了装配式实时管理系统中构件的分类与组成、开放式仿真参数的管理、构件的装配与系统调度等关键技术问题,提高了系统的可复用性、可扩展性和可维护性.     

基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制

飞行模拟器转台伺服系统是导弹飞行的重要模拟设备,用于获取实验数据。针对飞行模拟转台伺服系统在跟踪控制过程中存在参数不确定性、非线性摩擦等不确定性问题,提出了一种基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制方法;考虑系统在跟踪控制过程中存在不确定性问题,设计了微分观测器来估计复合不确定扰动;设计非线性控制器来控制飞行模拟转台伺服系统,使得系统可以收敛到期望位置转角信号;通过李雅普洛夫稳定性证明控制器作用在系统条件下的鲁棒性;通过MATLAB/Simulink仿真试验平台验证了文中提出的控制策略能够使系统有效跟踪期望位置转角,具有一定工程应用价值;     

基于VC的飞行仿真器导航仿真系统开发

飞行仿真器导航系统为飞行仿真器的其他系统提供重要的相关信息,包括飞机的位置、高度、速度、加速度以及飞机当前姿态等参数,飞行仿真器导航系统的研究是飞行仿真器研究开发的一个重要部分,本文基于vc++6.0,采用模块设计方法,开发了无线电导航系统仿真系统,利用GL studio制作虚拟导航显示仪表,显示导航参数,引导飞行员按照既定航线飞行.经过调试,该系统能够满足飞行仿真器无线电导航仿真的要求.     

飞行仿真转台的完全跟踪控制

针对飞行仿真转台中传统插值和前馈方法对系统性能的限制问题,引入了完全跟踪控制策略.论述了飞行仿真转台完全跟踪控制器的设计方法.本文利用多速率采样系统的特性构造转台系统状态传递函数矩阵的精确逆矩阵,从而避免了采用近似逆模型的传统方案以及插值带来的限制,实现完全跟踪.利用鲁棒内回路补偿器理论以及系统动态跟踪误差的解析式分析...