航空发动机二自由度鲁棒控制器设计与验证

为了克服传统单自由度控制算法无法兼顾系统的性能和鲁棒性要求的缺陷,将二自由度和H∞控制相结合,引入二自由度H∞回路成形控制方法对某型涡扇发动机进行控制器设计;同时为了保证被控对象的输出在稳态下能较好地跟踪参考模型的输出,引入一个常数矩阵对控制回路进行了变形;为更充分对控制器性能进行验证,在设计的航空发动机数控系统实时仿真平台上进行了仿真,证实了所设计的鲁棒控制器在航空发动机控制上具有良好的性能。     

无人机三维编队飞行的鲁棒H∞控制器设计

针对无人机编队控制中模型不确定性与外干扰同时存在的情况,首先基于无人机自身的自动驾驶仪和编队运动学关系建立了无入机编队的三维数学模型,这种建模方式物理意义明晰;进而提出一种基于鲁棒H∞控制理论的编队控制器设计方法,按前向、侧向和垂直方向3个通道分别设计控制律,降低了鲁棒控制器的调参难度,简化了三维编队控制问题.仿真结果表明了所设计的控制器的有效性,可实现无碰撞、快速、稳定地保持和调整无人机编队队形,具有良好的鲁棒性能.     

H∞回路成形方法在航空发动机控制中应用及验证

引入了基于频域理论的H∞回路成形方法对航空发动机进行控制器设计,有效地克服了类似于LQG的传统时域方法设计过程不透明的缺陷;为了提高控制器设计效率和准确性,在设计过程中,设计了一种能自动搜寻满足要求的权函数参数的方法,同时对传统的控制结构进行了改形,改善了控制器性能;为更充分对控制器性能进行验证,在设计的航空发动机数控系统快速原型化实时仿真平台上进行了仿真,证实了所设计的改型后的H∞回路成形控制器在航空发动机控制上所具有的良好的性能。     

区域极点约束非脆弱鲁棒飞行控制器设计

研究飞行控制系统性能优化问题,针对区域极点约束条件下飞行控制系统非脆弱鲁棒控制器设计,飞控系统含有外部扰动,为了保证飞控系统的鲁棒性和响应品质,提出用模型参数摄动和加性控制器增益摄动的鲁棒控制,根据线性矩阵不等式理论,给出了非脆弱鲁棒控制器的可解性条件.同时为保证系统具有良好的动态特性,将闭环极点配置在复平面上指定的圆盘区域内.并用鲁棒控制和极点配置结合,给出满足鲁棒性、非脆弱性、干扰抑制性能和动态响应特性的控制器进行仿真.仿真结果表明控制器系统满足多目标控制要求,证明方法的可行性和有效性.     

鲁棒渐近跟踪控制器设计的新方法

对于线性不确定系统,本文基于Riccati方程的正定解提出一种设计鲁棒渐近跟踪控制器的新方法.所设计的控制器,对于所有允许的系统参数变化,均使系统输出渐近跟踪某一参考输入.这种方法的特点是设计简单、实现方便.     

航空发动机LQG/LTR多变量控制器实验验证

针对航空发动机这一具有耦合和强非线性被控对象,引入了LQG/LTR多变量控制器设计方法,在介绍其原理的基础上利用该方法设计了某型航空涡扇发动机的LQG/LTR控制器;为了检验所设计控制器的性能,设计了硬件在回路仿真系统,从软件编程和硬件选型构建两方面介绍了仿真系统的设计方法,并利用构建的仿真系统验证了所设计的LQG/LTR控制器具有良好的鲁棒性和抗干扰性,表明LQG/LTR方法适合用于航空发动机多变量控制器设计,所设计的硬件仿真系统能较好的再现发动机及其控制系统的工作过程.     

航空电子系统仿真验证方法分析

针对航空电子系统的高度复杂、高度可靠并且成本高昂的特点,基于硬件在回路仿真的思想,提出了航空电子系统的仿真验证方法,并对其中的实时仿真计算机系统、建模及代码自动生成和实时仿真算法进行了较为深入的分析,并提出了工程解决方案。     

航空发动机鲁棒残差设计故障诊断研究

针对航空发动机的故障,设计了基于观测器的鲁棒故障诊断器。介绍了故障诊断中残差生成的一般形式和干扰解耦的基本原理。针对建模中存在的模型不确定性问题,在假定干扰分布已知的前提下,设计了鲁棒残差生成器,实现了残差对干扰解耦的目标,最后仿真模拟了燃油计量活门和尾喷管作动筒故障的情形。仿真结果表明,所设计的鲁棒残差生成器产生的残差具有对干扰低敏感而对故障高敏感的特性,实现了残差对干扰解耦的目标。     

鲁棒飞行控制系统的逆标架正规化设计

本文讨论了飞行控制系统的逆标架正规化设计理论和方法,证明了正规传递函数阵具有相同特征轨迹的鲁棒稳定性定理,并用飞行控制系统的设计实例说明了这种方法的应用和优点.     

航空发动机分布式控制系统原理样机研制

分布式控制是航空发动机控制发展的重要方向之一,目前国内主要在智能装置的研制方面取得了一定的进展,尚未研制出航空发动机分布式控制系统的原理样机;首先就基于CAN总线的航空发动机分布式控制系统设计了总体框架,然后就系统构建中的关键技术,如CAN总线数据传输、控制系统的同步等问题作了详细阐述;最终在实验室条件下成功构建了原理样机,进行了分布式控制系统的在回路仿真验证。     

基于二次稳定的仿真转台鲁棒控制器设计

针对摩擦力矩干扰,系统参数摄动等非线性扰动环节对仿真转台控制系统的影响,提出了基于二次稳定理论的仿真转台鲁棒控制器设计思想。分析了二次稳定理论的基本原理及设计方法,给出了某型飞行仿真转台基于二次稳定的状态反馈控制器和PID鲁棒控制器设计实例。仿真结果表明,基于二次稳定理论的控制器克服了摩擦力矩干扰以及转动惯量摄动对仿真转台的影响,实现了转台转角的精确控制,动态指标优越,满足了高精度飞行仿真转台系统的鲁棒控制要求。     

直升机飞行控制器设计与仿真

为了改善直升机飞行控制系统的性能,研究了其在前飞状态下的模糊平滑切换控制方法和仿真验证问题。以ADS-33D水平1操纵品质要求为设计目标,建立直升机不同平衡点的线性子模型,采用基于遗传算法的H∞控制器设计方法设计各局部控制器,应用模糊平滑切换策略设计全局控制器,实现直升机在不同速度下的飞行控制,保证了控制过程的平滑性,并用数学方法证明了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的直升机飞行控制器达到了ADS-33D水平1操纵品质要求。     

基于QFT的无人机纵向飞行控制系统设计

介绍了定量反馈理论(QFT)的基本原理和设计步骤;定量反馈理论作为一种新颖的频率域鲁棒控制技术,综合考虑了对象的不确定性范围和系统的性能指标要求,以定量方式进行分析设计,从而保证了设计结果具有稳定鲁棒性和性能鲁棒性;无人机飞行过程中具有较强的不确定性,气动参数会不断发生变化,运用QFT对无人机纵向飞行控制系统进行设计,可以很好解决飞行控制系统中的不确定性问题;仿真结果显示,QFT设计的控制器能够很好地满足无人机鲁棒稳定性指标和跟踪性能,符合纵向控制的要求。     

一种无人机大机动飞行控制方法

研究了无人机进行大机动的控制问题,提出了一种传统动态逆控制方法的改进方法.在外环的气流角控制器中,通过引入加速度反馈,避免了传统方法的气动力估算环节,从而提高了对气动数据不准确的鲁棒性.在内环的角速率控制器中,使用基于LPV(linear parameter-varying)系统鲁棒PI控制方法,从理论上保证了整个机动飞行过程中的鲁棒性.仿真结果表明,提出的方法能够实现无人机纵向和横航向同时进行机动的控制,同时具有较好的控制性能.     

无人机模糊飞行控制器设计

近年来,无人机凭借其各种优势,受到了各国越来越多的关注;飞行控制系统是现代无人机的核心,其控制律设计结果对无人机飞行特性的影响至关重要,决定无人机是否能够满足自主飞行要求;为了获得更好的控制效果,保证无人机能更好地适应复杂环境和任务,在常规模糊控制方法的基础上引入修正因子和积分抑制策略,设计出了一种模糊飞行控制器;仿真结果表明,该控制器具有较好的控制效果和较强的鲁棒性,较一般的模糊控制系统具有控制速度快、精度高、鲁棒性强等特点,更能适应无人机的特殊要求.     

基于FPGA的航空发动机电子控制器设计技术研究

基于FPGA的并行运行、可重配置以及采用软/硬件协同设计的技术特点,提出了一种基于FPGA的片内分布式航空发动机电子控制器设计方法。重点研究了FPGA内嵌处理器选型、硬件协处理器及同步数据总线设计等3个关键技术问题。在此基础上,基于Altera FPGAEP2C35设计了控制器原理样机,并进行了硬件性能测试,结果表明该控制器设计方法在当前的技术条件下具有实施的可行性。所提出的发动机电子控制器设计方法有利于克服当前集中式电子控制器设计时存在的软件高度定制、可重用性差、并行实时任务开发难度大、开发效率低等缺     

基于OMNEST的半实物仿真数据传输研究

半实物仿真技术为通信的发展提供了重要的技术支撑。基于OMNEST仿真软件设计了一个半实物仿真网络模型,分析了模型中仿真网络和物理网络的地址映射,实现了仿真数据流和物理数据流的交互,并对端到端时延和误码率等数据传输性能指标进行统计分析。仿真结果表明,这种网络仿真模型可以将仿真网络和物理网络有效地结合起来。     

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．     

控制可重构飞机多变量鲁棒控制器设计

控制可重构飞机要求其基本飞行控制系统对舵面部分缺损故障具有强的鲁棒特性,在故障发生后保证飞机的稳定性,提供听时间进行故障的检测和隔离,为控制系统重构提供条件,本文采用高速采样ＰＩ控制器设计输出反馈跟随系统,给出了控制器的设计方法,并分析了它对于控制舵面部分缺损故障的鲁棒特性,仿真结果表明,这种控制器具有好的鲁棒特性。     

某型航空涡轴发动机燃油调节器建模与仿真

根据某型航空涡轴发动机燃油调节器的结构原理图,分析了该型燃油调节器的调节规律以及调节器基本工作原理.进而结合该型燃油调节器在试验台上得到的部分试验数据,在MATLAB软件的SIMULINK平台上采用LookUp-Table模块构建系统非线性环节,以模拟系统的非线性特性,进而建立了该型燃油调节器的简易数学模型.对建立的燃油调节器模型进行的静态校验结果表明,调节器模型满足了该型燃油调节器的各项性能指标的要求.并结合该型涡轴发动机的数学模型进行了动态联合仿真,通过对动态仿真结果的分析,获得了影响该型调节器性能的关键结构参数及将该型调节器数字化时的采样周期范围.