多螺旋桨太阳能无人机推力分配方法研究

太阳能无人机的设计需以能量为核心,太阳能无人机多采用分布式推进系统,对推力分配进行优化可以有效提高螺旋桨效率进而提高能源利用率。在推力到桨效率的函数为凸函数的情况下,螺旋桨效率之和最大分配问题可以近似转化为拉力二范数最小分配问题,使用伪逆法解决了拉力二范数最小分配问题。将伪指令v d的误差最小作为优化目标之一考虑,形成混合优化目标,用不动点法求解了混合目标分配问题。螺旋桨的衰减滞后特性会增大伪指令误差,使用动态增益对螺旋桨动态特性进行补偿。对比数字仿真结果,不动点法相比伪逆法在降低了伪指令误差的同时,可以有效兼顾推进系统效率最高的目标;动态增益补偿可以有效削弱螺旋桨动态特性对整个推力分配系统造成的不利影响。     

基于纵向直接力控制的飞翼布局无人机紊流减缓

飞翼布局无人机在大气紊流中飞行会受到较大的紊流载荷,而受限于自身构型和舵面配置,无法采用传统控制方案进行紊流载荷减缓。分析了飞翼布局无人机的舵面气动特性,提出一种多组舵面配合产生纵向直接控制力的垂直紊流减缓方案,并采用自抗扰控制技术设计了非线性控制器,在线估计系统误差和紊流扰动,并进行补偿控制。仿真结果表明:飞翼布局无人机采用直接力控制方案,并加入该非线性控制器后,能显著减缓在大气紊流中飞行中的法向过载,同时保证姿态和航迹稳定。     

基于terminal滑模与控制分配的飞翼布局无人机姿态控制

对于风场扰动中的飞翼布局无人机,需要考虑模型参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,以及解决操纵面冗余、附加力效应显著、多轴操纵耦合、舵效非线性等特殊问题。采用基于扩张状态观测器的terminal滑模和多目标非线性控制分配对姿态角的跟踪控制问题进行了研究,将扩张状态观测器与基于饱和函数的terminal滑模控制器相结合,在名义滑模控制律的基础上采用扩张状态观测器实现对干扰的估计和补偿,有效提高了系统的鲁棒性和控制精度,并且充分利用冗余操纵面,根据飞行任务需求,实现对多种目标综合权衡的非线性控制分配。     

惯导解算误差的自动驾驶仪设计方法

空空导弹在应急发射时,主、子惯导未进行传递对准,会导致自动驾驶仪调参出现误差;针对这个问题,提出了一种参数空间方法与变结构控制相结合的控制方案;采用参数空间方法设计自动驾驶仪阻尼回路,实现对弹体的增稳作用;采用基于趋近律的积分型变结构控制设计自动驾驶仪过载回路,实现对过载指令的精确跟踪;对标称状态下设计的自动驾驶仪,在惯导解算误差条件下进行校核;仿真结果表明,该方法在自动驾驶仪出现调参误差的情况下,可以有效提高控制系统稳定性。     

一种考虑交叉耦合效应的飞翼布局飞机控制分配方法

大展弦比飞翼布局飞机采用开裂式方向舵进行航向与阻力控制,开裂式方向舵大张角情况下与临近舵面间存在舵效的交叉耦合。交叉耦合力矩非线性特性突出,采用基于线性模型的控制分配方法会产生一定的分配误差。序列线性规划法可以解决考虑交叉耦合效应的分配问题,但对耦合力矩数学形式要求严格且求解需进行多次线性规划,实时性较差。给出了一种基于补偿的线性规划法,该方法的用舵量要大于序列线性规划法,但实时性要明显好于序列线性规划法且对交叉耦合力矩的数学形式没有固定要求。     

基于反馈线性化的RLV气动控制一体化设计

针对可重复使用运载器设计过程中,气动布局、制导控制系统相互耦合的问题,引入气动控制一体化设计方法。分析该飞行器再入过程的高度-速度飞行剖面,基于反馈线性化方法设计再入跟踪制导律。按照快慢变量分离的原则,设计反馈线性化控制器。以此为基础,对飞行性能进行评估,找出布局存在的不足,给出改进建议,并进行仿真验证。整个设计过程表明,基于反馈线性化的气动控制一体化设计方法能够有效兼顾气动与制导控制约束,实现飞行器性能最优。