直升机半滚倒转机动飞行控制算法研究

对直升机半滚倒转机动动作开展机理分析,将机动动作进行分段设计。在半滚段设计滚转角速度保持,根据滚转角调整总距输入量;在俯冲拉起段设计俯仰角速度保持,根据俯仰角调整总距输入量,并在阻尼回路引入自抗扰控制算法,以提高控制系统的扰动抑制能力。针对有风/无风 2 种飞行环境,通过视景仿真技术对 UH 60 直升机开展仿真,结果表明,直升机可以在 4.5 s 内完成半滚倒转机动飞行,验证了该设计控制策略是合理的,飞行控制律具有良好的抗扰性能。     

基于梯度下降法的四旋翼无人机姿态估计系统

为解决四旋翼无人机在飞行时实时姿态测量的问题,提高姿态估计精度,设计了一种基于STM32的梯度下降姿态估计系统。该系统以STM32F427微处理器为主控制器,MPU6000和LSM303D作为姿态传感器,实现了对姿态传感器数据采集以及姿态解算。系统对加速度计、磁罗盘进行预处理,利用梯度下降滤波的方法估计误差四元数,从而修正陀螺仪积分误差,实现了姿态角的精确估计。最后,通过搭建的飞行实验平台,与Pixhawk飞控进行姿态角比较分析,实验结果表明:采用梯度下降法的姿态估计系统能够稳定有效地估计无人机的姿态,满足四旋翼无人机的飞行要求。     

无人机自适应平滑切换姿态融合算法研究

针对GPS信号丢失导致组合导航算法精度降低甚至发散的难题,开展一种高效的自适应平滑切换融合算法研究.在GPS信号正常情况下,采用基于GPS量测的高阶组合导航算法估计姿态信息;在GPS信号丢失时,停止高阶滤波算法并切换为基于四元数的低阶姿态估计算法;当GPS信号恢复后,将低阶姿态估计算法的估计值作为高阶滤波算法初值,实现姿态估计算法的平滑切换.仿真结果和试飞试验表明,该切换策略具有较好的估计精度和可实现性,且切换过程中姿态角跳变小于0.5°,收敛时间小于0.1 s,有效地提高了有、无GPS信号情况下无人机的姿态估计精度.     

基于凸面体圆弧航路的无人机自主避障算法

为解决无人机飞行过程中障碍物规避问题,提出一种新的三维自主避障算法.首先,根据障碍物的若干信息利用标准凸面体对不规则障碍物进行数学建模,用一个或多个标准凸面体覆盖障碍物整体或关键部分;然后,根据障碍物模型设计圆弧规避航路算法,将避障问题转化为跟踪规避航路控制问题,并定义避障判定、避障方向判断和成功避障规则;最后,结合非线性制导律和高度通道控制,实现无人机实时三维航路跟踪与自主避障.非线性数值仿真结果表明,避障算法能够有效地规避障碍物且三维航路跟踪精度好,能够应用于无人机的避障飞行任务.     

模式识别离线调优技术用于炼油工艺

南京炼油厂和中科院上海冶金研究所合作,将模式识别技术运用到铂重整装置的溶剂油分离、乙茎苯分离,加氢裂化装置和延迟焦化装置中进行了生产过程的离线调优。开发出新颖的适用于石油炼制装置的调优方法和软件,並取得了显著的经济效益。该成果于八九年十月六日通过了中石化总公司的技术鉴定。本技术的特点在于将所设计的不同     

基于MEMS的分散式低阶AHPRS系统设计

设计一种基于MEMS陀螺、加速度计、磁强计以及GPS模块姿态航向位置参考系统(AHPRS).首先,姿态航向参考系统主要由姿态估计卡尔曼滤波器与补偿卡尔曼滤波器构成,通过补偿滤波器周期修正姿态估计滤波器,从而弥补了由于机体的刚体运动而导致姿态角的估计误差;其次,采用分散式卡尔曼滤波器的设计思路,以估计的误差姿态角作为导航系统卡尔曼滤波器的输入量,有效降低了导航滤波方程的阶次,减小了对姿态解算计算机的性能要求;最后,通过仿真与飞行试验验证该AHPRS有效地克服了动态环境下对系统姿态估计偏差大的缺点,提高了系统的姿态航向与速度位置估计精度.     

小型无人直升机嵌入式导航系统算法与飞行试验

基于微陀螺、加速度计、磁强计以及GPS模块构建了姿态航向位置参考系统(Attitude heading position ref-erence system,AHPRS).首先,通过等效旋转矢量法由陀螺解算出估计姿态角;其次通过GPS、加速计的测量值,结合磁强计估计补偿姿态角,推导基于误差四元数的滤波方程,滤波器的周期...     

无人倾转旋翼机过渡模式舵面分配及自抗扰控制

针对倾转旋翼机过渡过程中操纵面冗余、通道耦合严重的问题,对飞行器在过渡模式下的舵面分配策略以及控制通道切换策略进行了研究,并开展基于自抗扰控制的姿态控制器设计。根据飞行控制的特点,将自抗扰控制器的结构进行优化,减少了扩张状态观测器的阶数,采用跟踪微分器的微分输出作为姿态角速率指令,简化了姿态控制器的结构。通过对无人倾转旋翼机全包线的飞行控制仿真,验证了控制系统的有效性、舵面分配策略和通道切换策略的合理性。     

基于改进平衡优化算法的多无人机网络覆盖技术

针对通信受限区域网络覆盖优化问题,提出一种改进平衡优化算法,提高多无人机编队飞行网络覆盖率。分析无人机网络覆盖特性,对多无人机进行网络覆盖面积建模,完成无人机数量预估;采用随机反向学习机制生成平均初始种群个体,提高了平衡池候选解的样本分布;对候选解采用莱维飞行方法进行优化迭代,提高了算法的收敛速度;并引入非线性递减的变种群数量策略,动态调整平衡算法的粒子数量,有效地提升了算法的计算效率。设计算法仿真样例,仿真结果表明,所设计的改进型算法比传统的平衡优化算法迭代次数减小近50%,同时目标区域的网络覆盖率得到显著提升。     

基于综合改进RRT算法的无人机三维航路规划

针对复杂飞行环境下的无人机三维航路规划问题,提出了一种基于快速扩展随机树(RRT)的综合改进航路规划算法.根据实际复杂任务环境,建立三维任务空间模型,并考虑无人机性能约束;通过引入基于概率的启发式策略引导节点扩展方向,加人贪婪策略提高终点扩展方向节点生长速度;提出动态引力步长策略在保证节点搜索概率完备性的同时,降低节点扩展方向的随机性;设计平滑度优化方法改善规划航路曲折问题.仿真结果表明,综合改进RRT算法整体性能较好,具有良好的避障特性.