适用于飞行自组网的闲置时隙预约TDMA协议

在飞行自组网中,固定时隙分配时分多址接入（TDMA）协议存在闲置时隙无法成功使用的问题。通过对TDMA协议引入闲置时隙预约机制,提出一种支持业务优先级传输机制的闲置时隙预约TDMA协议。采用短帧长的方式满足协同与控制业务的低时延传输需求,并利用闲置时隙预约机制允许节点使用闲置时隙传输感知业务,从而满足感知业务的高吞吐量传输性能要求。仿真结果表明,与CF-MAC和CTMAC协议相比,该协议能够在降低传输时延的同时,有效提高信道利用率和网络吞吐量。     

基于递归神经网络的再入飞行器最优姿态控制

针对再入飞行器的姿态跟踪问题,基于递归神经网络提出最优跟踪控制.采用反步法和递归神经网络,设计自适应前馈控制,将再入飞行器的最优姿态跟踪问题转化为等价的姿态角误差/角速率误差最优调节问题.采用自适应动态规划技术,解决最优调节问题.引入神经网络估计最优控制中的代价函数,推导最优反馈控制律,同时保证Hamilton–Jacobi–Isaacs(HJI)方程估计误差最小化.采用Lyapunov理论,保证闭环系统中所有信号,包括姿态角跟踪误差是一致最终有界的.在MATLAB/Simulink中仿真验证了所提出控制策略的有效性.     

高超声速飞行器间歇故障改进自适应容错控制

提出一种外部扰动/内部白噪声复合干扰和间歇性故障下的再入段变结构高超声速飞行器故障诊断和容错控制方法.首先给出再入姿态系统模型以及间歇故障模型.然后基于所研究的随机固定幅值故障模式对角速率系统中的周期性外部扰动进行预处理,根据处理结果,通过引入滑动时间窗设计一种残差信号.由于系统中存在白噪声,根据噪声分布特性并基于改进的残差信号提出两个假设检验,进而设计检测故障的两个阈值区间以检测间歇故障的发生和消失时间.与传统残差设计方法相比,改进的残差信号对于故障发生和消失时间的检测更准确.基于扩张系统设计一个自适应估计律用于估计故障,并使得估计误差满足$L_2$-增益干扰抑制.最后提出一个自适应容错控制算法使得系统的姿态角输出能够跟踪给定的参考信号.利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性, Matlab仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

可动态重构的旋翼飞行器设计与运动特性分析

针对旋翼飞行器因机体结构受运动路径中空间变窄限制而无法连续穿越的问题,研究设计了一种可动态重构的旋翼飞行器,通过改变机体构形实现对空间变化的运动应对,提高飞行器在复杂环境下连续运动作业的能力.该系统采用链式模块化结构,通过旋转关节实现构形的2维变化.根据机体结构特点和运动控制方式,基于D-H(Denavit-Hartenberg)规则推导了空间变换矩阵,求解了变化重心,建立了机体运动学模型.基于几何、动力和控制响应约束,提出了构形变换的求解方法,并针对该模型给出了边界条件.最后进行了飞行器稳定性、操纵性及临界构形实验.结果 表明,构形变换过程中,飞行器姿态稳定,无明显突变,各轴向最大变化量在4°以内;濒近临界构形时飞行器操控顺畅,跟踪控制响应能够在0.1s内完成.实验验证了姿态可控的临界构形角度集为{180°,180°,113°},通过几何运算,采用固定航向方式,飞行器的通过半径可缩小21.89％,结合航向控制的方式,最大通过半径可缩小67％.飞行器具备稳健完成动态重构和通过窄间隙的能力.     

基于扩张状态观测器的反馈线性化无人飞行器姿态控制

随着集成电子等技术逐渐成熟,无人飞行器得到了广泛的关注和应用;其中,由于飞行器在飞行阶段具有高响应速度、耦合动力学和非线性等特点,使其在飞行阶段的姿态控制成为该领域重点研究的方向之一;针对该研究方向,文章提出了一种基于反步法技术的反馈线性化无人飞行器姿态跟踪控制方案来解决其在受到环境干扰的条件下可以精准跟踪姿态角度的问题;在该方法中,设计了反步法技术拆分简化模型和反馈线性化减少调节参数,并利用扩张状态观测器(ESO)来对扰动进行估计和补偿,同时给出了ESO的收敛性和闭环系统的稳定性来证明该方法的可实施性;最后给出了仿真结果,验证了该方法在干扰的环境下仍可以精准控制无人飞行器姿态。     

基于终端滑模的四旋翼飞行器非线性轨迹跟踪控制

考虑到四旋翼飞行器的传统内外环控制策略依赖时标分离假设,稳定性分析复杂,并且控制参数选取困难的缺点,提出了一种与传统内外环控制策略不同的轨迹跟踪控制器;首先将四旋翼飞行器数学模型进行相应的变换,以分解为高度、偏航角和纵横向三个级联的子系统,再使用终端滑模控制方法设计高度和偏航角子系统的控制器,使两个子系统的状态误差可以在有限时间内收敛到原点,之后基于变量非线性变换设计纵横向子系统的控制器,分析了闭环系统稳定性,证明了所设计的轨迹跟踪控制器可以保证闭环系统跟踪误差渐近稳定到原点,最后仿真实验的结果验证了所设计的控制器的有效性。     

多目标规划模型在航迹规划中的应用

智能飞行器是由动力装置驱动,并在计算机系统自动引导进行的。航迹规划是实现飞行器智能导航并成功完成任务的技术保障。本文针对智能飞行器飞行过程中受到飞行器的最小转弯角限制以及定位误差的影响,提出了基于A*算法的多目标规划的数据模型以及寻求最优航迹规划路径的算法,并用两个校正点数据集进行了验证。结果显示,改进后的A*算法可以快速地规划出满足限制条件的最优路径。     

探究多旋翼飞行器建模与飞行控制技术

多旋翼飞行器由于自身结构十分简单,具有良好机动性能,在军事及军事领域内具有良好应用价值,得到了研究人员高度关注,已经成为国际主要研究热点.但是国内在对多旋翼飞行器自主飞行控制分析研究上面时间较短,与发达国家之间存在较大差距,无法对多旋翼飞行器飞行进行精确性控制.所以,对多旋翼飞行器结构及飞行方法研究中,还需要深层次研究.本文结合多旋翼飞行器建模与飞行控制技术所存在的问题,以多旋翼飞行器作为研究对象,从建模及飞行控制技术层面进行研究.     

基于悬停四旋翼位置姿态信息的风场估计方法研究

基于四旋翼飞行器悬停状态下的位置及姿态信息,提出了一种离线的风场估计方法。首先根据Dryden大气紊流模型建立了四旋翼飞行器所处的风场环境,并通过分析有风情况下旋翼升力的变化,得到旋翼升力与风场信息(风速、风向)的函数关系式;接着利用牛顿-欧拉方法推导出有风扰动下的四旋翼动力学方程,并进一步设计了用于保持飞行器悬停状态的PID控制器;最后,基于悬停状态下四旋翼飞行器的位置姿态信息,计算得到飞行器所处的风场环境信息。MATLAB仿真结果表明所提方法在有紊流干扰的情况下,能够有效地提取出风场环境里的主风信息。     

一种四旋翼自主飞行器的设计与实现

通过对四旋翼飞行器进行设计,使其能够在人工控制时实现一键式启动,从而在指定的区域内完成自主飞行任务。研究方法是基于瑞萨器件R5F100LEA作为核心控制器件,辅助以采用超声波测距传感器HC-SR04和九轴运动处理传感器MPU-6050来控制飞行器的运动方式和运动姿态。