小型无人机飞行控制系统设计

飞行控制系统作为无人机的核心，对无人机的性能具有决定性的影响。本文是论述一种小型无人机飞行控制系统的基本设计方法，首先介绍了小型无人机飞控系统的基本功能及组成，其后对飞行控制回路、飞行控制模态等问题分别进行了详细介绍，最后完成了该控制系统的数字仿真。     

基于Arduino的无人机飞行摇杆控制器设计

飞行摇杆控制无人机更具有真实感,有传统遥控器无法比拟的优点,且拥有较多的通道数。本文使用Arduino开发板设计了一套无人机飞行摇杆控制器,该控制器不需要电脑,成本低廉,携带方便,是理想的无人机控制平台。     

一种小型固定翼无人机飞行控制系统设计

阐述了小型固定翼无人机的双层PID飞行控制原理,并从系统设计角度出发,以Intel Atom E645C处理器为内核,设计了一种具有高处理能力和低功耗特点的无人机飞行控制系统。实验的结果表明,该系统性能优越,具有良好的可扩展性,军用和民用领域均具有广阔应用前景。     

基于简单自适应控制的鲁棒飞行控制律设计

为了提高飞行控制系统的鲁棒性和抗干扰性能,提出一种基于简单自适应控制的飞行控制律设计方法。根据简单自适应控制应用条件,需要保证飞行控制系统满足正实性的要求,为此引入并联前馈补偿器,将其转化为同时镇定问题,并利用YALM IP工具箱对相应的线性矩阵不等式进行求解;在PI调节律中引入了对误差的积分项以更好地抑制外部扰动;以某型飞机侧向飞行控制系统为例,针对系统参数摄动和承受有界干扰情况,对所提出的方法进行了仿真分析与验证。结果表明利用该方法设计的飞行控制系统在跟踪参考输入信号时具有较好的自适应跟踪性能和鲁棒性能。     

基于改进Fuzzy-PID控制理论的无人机纵向飞控律设计

针对无人机飞行中存在大量的随机干扰和不确定误差等问题,常规的PID控制器不能满足高精度、高灵活性和强适应性的要求,提出了基于改进Fuzzy-PID控制理论的飞控律设计。该设计使用模糊规则下的切换开关来完成PID控制和Fuzzy控制输出量的加权,使控制具有两者的优点。通过调整模糊隶属度函数参数,可以得到系统的最佳控制方案。仿真结果表明:基于改进Fuzzy-PID控制理论的飞控律明显优于常规控制理论,具有较强的适应性和灵活性,在提高无人机的飞行控制系统性能上具有实际意义。     

基于滑模控制的四旋翼飞行器控制器设计

基于四旋翼飞行器的结构和飞行原理,本文建立了其飞行动力学数学模型,并采用反馈线性化原理对该模型进行精确线性化;同时,本文采用基于趋近律的滑模变结构控制方法,进行飞行控制器设计,并用simulink对设计的控制器进行仿真,实现了四旋翼飞行器的定高悬停控制,提高了其飞行性能和鲁棒性。     

飞行仿真中机动指令跟踪器的设计

计算机自动飞行仿真中,由基于飞机质点动力学模型的机动指令生成器生成三自由度控制指令;为了将指令运用于控制飞机六自由度全量模型,从而较好地实现指令控制飞行,需设计机动指令跟踪器。对机动指令跟踪器的设计原理进行了分析;并采用经典的根轨迹法对跟踪器进行了设计。仿真结果表明,该方法设计的指令跟踪器,对于航路飞行仿真可以获得良好的控制效果。     

三余度飞行控制计算机系统重构与恢复研究

针对提高分布式架构三余度飞行控制计算机的可靠性问题,进行了系统重构与恢复的研究。从飞行控制计算机、传感器、执行机构3个方面对三余度飞行控制计算机系统的余度资源配置进行了介绍;根据飞行控制计算机具有三余度控制单元的特点,重点研究了控制单元的重构策略,并简要讨论了传感器、气动舵面、接口单元和总线的重构策略;对控制单元的故障恢复进行了研究,设计了故障恢复的算法,选取了恢复所需的关键数据,制定了相应的恢复协议;在无人机仿真平台下进行了测试验证,结果表明该系统重构策略与故障恢复算法合理有效,能够有效地提高三余度飞行控制计算机的可靠性。     

基于模型匹配的光电侦察无人机飞行控制器设计方法

无人机在光电侦察领域的应用越来越广泛,设计可靠的飞行控制器是完成侦察任务的必要手段。提出了一种基于模型匹配和遗传算法寻优的以非线性模型为被控对象的飞行控制器设计方法。通过该方法可以实现无人机飞行控制器与飞行仿真模型的一体化快速设计与仿真,与经典的飞行控制器设计方法相比,该方法能够比较快速、便捷地获得所需控制器。建立了包含气动、发动机和环境模型的某型无人机六自由度非线性全量数学模型,然后基于此模型,应用上述方法设计了无人机的飞行控制器,基于有限状态机理论建立了飞行管理模型,设计无人机飞行剖面并实现控制器切换,最后进行了六自由度非线性仿真,验证了所设计控制器的有效性。     

基于多Agent的无人机自主飞行控制系统研究

提出一种分层递阶多Agent控制结构,在此控制结构的基础上设计出一种无人机自主飞行控制系统。重点对系统中的任务规划Agent和姿态控制Agent进行研究,分别实现了对任务规划Agent的结构建模和姿态控制Agent的内部控制律设计,最后在JADE平台上仿真实现了无人机的姿态角控制。实验结果表明,在多Agent系统与先进控制方法交叉、融合的基础上,设计出的自主飞行控制系统具有很好的控制效果和很高的智能能力,非常适合无人机自主飞行控制设计。     

最优滑模飞行控制系统的设计与仿真

针对机动飞机按时标分离原则可分为快慢两个子系统而形成两环控制结构的特点，提出了最优滑模飞控系统的设计。外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制器，用以产生最优滑模面，以保证整个飞控系统具有一定的性能鲁棒。内环控制器设计时采用滑动模控制以减小飞控系统对参数变化、模型误差、外部干扰敏感，具有一定的稳定鲁棒性。最后对机动飞机作大机动仿真，仿真结果表明该飞控系统是有效的。     

基于Backstepping的带推力矢量飞艇姿态控制系统设计

推力矢量控制技术可以有效地解决飞艇低速飞行时舵效不足的问题,但其具有很强的非线性特性,加之飞艇体积庞大,易受风干扰,所以经典的控制器难以满足要求。Backstepping是一种基于递推反演的非线性控制方法,特别适用于强非线性及存在不确定性的系统。针对飞艇的六自由度非线性模型,引入Backstepping方法对带推力矢量飞艇设计了姿态控制器并进行了仿真验证,结果表明所设计的非线性控制器具有良好的动态性,实现了对受扰系统的全局镇定和对给定偏航角的渐进跟踪。     

Design and implementation of a robust and nonlinear flight control system for an unmanned helicopter

In this work, we focus on the design and implementation of a robust flight control system for an unmanned helicopter. A comprehensive nonlinear model for an unmanned helicopter system, which is built by our research team at the National University of Singapore, is first presented. A three-layer control architecture is then adopted to construct an automatic flight control system for the aircraft, which includes (1) an inner-loop controller designed using the H_∞ control technique to internally stabilize the aircraft and at the same time yield good robustness properties with respect to external disturbances, (2) a nonlinear outer-loop controller to effectively control the helicopter position and yaw angle in the overall flight envelope, and lastly, (3) a flight-scheduling layer for coordinating flight missions. Design specifications for military rotorcraft set for the US army aviation are utilized throughout the whole process to guarantee a top level performance. The result of actual flight tests shows our design is very successful. The unmanned helicopter system is capable of achieving the desired performance in accordance with the military standard under examination.     

四轴飞行器的姿态研究与设计

本设计是绍兴市大学生科技创新项目。四轴飞行器作为低空低成本的遥感平台,在各个领域应用广泛。其驱动系统有四个输入却有六个输出,所以它是一个非线性,高度耦合,欠驱动系统。本文介绍四轴飞行器的一个实现方案,设计了一种用加速度传感器矫正陀螺仪零点漂移的方法,并且用PID控制器去控制四个电机的转速来实现稳定飞行。     

跨音速飞行状态下的一种智能控制方法

讨论了跨音速段飞行状态下复杂的气动特性及其影响,为解决飞机飞行过程中纵向按速度静不稳定这一主要矛盾,设计了一种模糊神经网络控制器,控制器以角度跟踪误差及其微分信号为输入来控制相应的控制舵面,实现对姿态的跟踪控制;以速度跟踪误差及其微分信号为输入来控制油门的偏转,实现对速度的跟踪控制.在此基础上,进一步利用遗传算法对模糊神经网络控制器进行了优化设计,并给出了遗传算法各个参数的选取原则.仿真结果也验证了所设计的控制系统具有良好的性能.     

基于VHDL的微型打印机控制器设计

介绍基于VHDL的微型打印机控制器的设计。论述了微型打印机的基本原理．以及实现控制器的VHDL语言设计。打印机的数据来自系统中的存储模块,根据需要控制打印。该微型打印机控制器可取代传统的微型打印机,且抗干扰性好,可靠性高,具有较强的移植性,稍加改动就可应用于不同场合。     

基于运动控制芯片的舞台吊杆同步控制方法的研究

提出了一种基于精密运动控制芯片的舞台吊杆同步控制方法。以ARM微处理器作为核心部件,应用LM628运动控制芯片,将每根吊杆都按照相同的运动轨迹运行的控制方法,代替了传统的多根吊杆之间相互比对的同步控制方法。采用这种方法设计的系统结构简单,稳定可靠,实时性、动态性能较好,能够较好地解决舞台吊杆的动态同步控制问题,为舞台吊杆的控制提供了新技术、新方法。     

太阳能与市电互补照明控制器的研究

文中介绍了一款以单片机为控制核心的太阳能与市电互补照明系统控制器的设计。控制器通过对蓄电池充电开关、放电开关和市电供电开关的控制,实现了系统中蓄电池管理和系统运行控制等功能。本文对该控制器的工作原理、硬件配置、软件设计、功能进行了详细论述,对其功能和工作特性进行了测试分析。结果表明,控制器各项功能完成良好,具有较高的实用价值和良好的应用前景。     

广义最小方差自校正控制在某型无人机中的应用

某型无人机主要用于典型空中目标的模拟飞行,需要严格稳定可靠的自主飞行控制,无人机在整个飞行包线中呈现非线性、时变特性,由此在建立其纵向运动数学模型的基础上,设计了无人机的纵向姿态广义最小方差自校正控制器.仿真结果表明,系统具有较强的跟踪能力、抗干扰能力以及抗过程参数变化能力,比常规PID控制系统具有更好的飞行控制性能.