CORBA中间件在分布式飞行控制中的应用

针对无人直升机可重配分布式控制对软件平台的要求，借鉴操作系统与应用软件之间的中间件技术，利用实时CORBA的ORB技术、虚拟资源网和实时事件服务机制构建无人直升机分布式控制系统软件平台。虚拟资源网可使控制组件网络化，每个组件有唯一地址，网络中的其它资源不需要知道它的确切位置，只根据网络资源名就可以访问它。实时事件服务可使各控制组件快速、有效地通信，并且使组件设计时结构解耦，事件通道在事件提供者和事件消费者之间建立中介，有利于系统硬件的改进及软件组件的重配。应用仿真实例说明这种软件平台能有效、方便、快捷地实现分布式控制系统。     

基于开放平台和神经网络的自主飞行控制系统研究

开发了飞行控制软件的应用中间件，实现控制结构的动态变化和控制组件的动态重构. 基于模型逆技术，设计了某状态下的旋转逆和平移逆控制器，其它状态下的逆误差由在线神经网络补偿．实例仿真的结果表明：开放平台和神经网络的结合，能够很好地实现无人直升机的自主飞行，具有较大的理论意义和工程应用价值．     

基于人工蜂群算法的无人直升机LQG/LTR控制律优化设计

针对无人直升机线性二次型高斯/回路传输恢复(LQG/LTR)飞行控制律设计中加权矩阵的选定问题, 提出一种基于人工蜂群算法优化控制器加权矩阵的方法. 采用LQG/LTR控制方法设计无人直升机的内外环自主飞行控制系统; 利用蜂群算法的全局寻优能力, 通过最小化性能指标对状态反馈控制器进行优化; 在系统噪声和阵风的干扰下, 对该无人直升机飞行控制系统进行轨迹跟踪仿真. 研究结果表明, 该优化设计方法提高了控制器的设计效率, 优化后的控制器的跟踪性能和鲁棒性有了明显提高.     

一种小型无人直升机自主起飞控制方法

针对小型无人直升机(Small-scale unmanned helicopter, SUH) 起飞过程中过度依赖于地面飞行手的问题, 提出了一种基于经验知识与系统辨识的自主起飞控制方法. 首先, 通过研究专业飞行手手动操纵小型无人直升机起飞过程中高度与油门、总距舵量等信息的对应关系, 分析了利用学习飞行手的操纵行为实现小型无人直升机自主起飞的可行性, 并设计了小型无人直升机自主起飞控制流程. 引入了安全高度及变增益控制以提高自主起飞过程中的飞行安全性能, 利用不完全微分控制方法抑制了微分高频噪声. 其次, 为了获取自主起飞过程中控制参数, 采用自适应遗传算法对小型无人直升机动力学模型进行了辨识, 在动力学模型的基础上进一步辨识得到了飞行控制参数. 最后, 通过在小型无人直升机平台进行的实际飞行实验, 验证了本文方法的有效性.     

基于ARM的自主无人直升机软件系统设计

根据小型无人直升机飞行控制系统高性能,小体积等特点,提出并设计实现了以AT91SAM7SE（512）微控器作为核心的自主无人直升机控制系统设计方案。详细描述了整个系统的软硬件构架,提出了具体的控制实现方案,重点介绍了飞行控制软件的各个模块的功能。流程图以及代码实现。     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

小型无人直升机的数学建模与仿真

小型无人直升机是一个复杂的非线性系统.为了真正实现小型无人直升机的自主飞行,须对其进行精确的数学建模.本文以Raptor90小型无人直升机为研究平台,综合考虑了直升机在不同飞行模态下的飞行特性,利用基于叶素理论的积分算法,对直升机进行非线性建模,并对所建模型进行数值仿真.仿真结果表明,所建模型能够较好的反应直升机的动态响应特性,所建模型具有较高精度,可基于此模型进行飞行控制器的设计.     

小型无人直升机鲁棒飞行控制

针对小型无人直升机的全自主飞行控制问题,提出一种基于直升机悬停模型的快速优化H∞鲁棒控制器的设计方法,设计了基于降阶观测器的双闭环的飞行控制器.内环控制器采用H∞鲁棒控制技术,用于直升机飞行姿态的控制;外环控制器采用PD(比例-微分)控制技术,用于机体位移的控制.将设计的鲁棒控制器应用于研制的小型直升机飞行控制系统,实现了风扰环境下直升机的全自主定点悬停飞行.实验验证了该控制方法的有效性和鲁棒性.     

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VxWorks的无人直升机控制系统设计

组建了一种基于嵌入式实时操作系统VxWorks平台的无人直升机控制系统,实现远距离无人直升机飞行状态信息传输,接收地面基站命令后完成自主定点飞行任务.主要利用基于优先级的消息队列方法和嵌入式操作系统VxWorks的信号量与看门狗定时功能实现多任务问调度,获得飞行状态数据向地面基站传输与自主定点飞行的同步.通过实验飞行,该系统的正确性与可靠性得到了验证.