倾转旋翼机过渡段动态最优控制技术研究

针对倾转旋翼机的最优过渡问题，采用动态最优控制来减小过渡时间、姿态角变化以及缓解驾驶员工作负荷。在飞行动力学模型的基础上引入操纵方程，通过引入操纵量方程来缓解操纵量的跳变；随后将飞行器的最优动态倾转过渡过程转变成非线性动态最优控制问题，引入合理的性能指标，基于序列二次规划算法进行求解；最终以XV-15为例，分析系统各个通道抗风扰能力以及进行全航线飞行仿真。实验结果表明，所设计的过渡段最优控制在倾转旋翼机的各个通道抗风扰性能突出，系统鲁棒性较好，具有较好的实际应用价值。     

无人倾转旋翼机直升机模式纵向位置控制律设计

针对无人倾转旋翼机直升机模式,进行机理建模并分析模态特性,提出3种位置控制律策略并进行对比分析,选择采用基于地速的高精度位置控制策略。结合物理概念从根轨迹和时域阶跃响应进行内外环参数的详细设计,并通过非线性仿真验证控制律的鲁棒性,完成纵向位置控制律设计。     

倾转旋翼飞机倾转机构设计及优化

倾转机构在倾转旋翼机过渡飞行阶段起着重要作用。文中以某倾转旋翼机倾转机构为研究对象,建立计算数学模型,研究传动角随作动器固定点变化规律,并以整个倾转过程中传动角算术平均值最大为优化目标,得到作动器固定位置最优点,并以该点为研究目标,当作动器匀速运动时,研究倾转角度及角速度随时间变化规律,为倾转机构控制提供参考。研究结果表明：固定点位置横向距离为4r、纵向距离为0.7r时,倾转过程平均传动角最大为67.369°;当作动器匀速运动时,倾转机构角度接近线性增加,角速度先降低,后提高,呈类抛物线规律。     

可倾转变形四旋翼飞行器建模与飞行仿真

为了提高四旋翼飞行器在地震灾难现场等内部狭窄空间中的通过性,提出了一种新型的螺旋桨可倾转的四旋翼飞行器。该四旋翼飞行器在传统四旋翼飞行器基础上增加了一个倾转自由度,实现四个螺旋桨同步、同向倾转,进而可以改变飞行器构型来适应狭窄飞行空间。建立了倾转变形四旋翼飞行器动力学数学模型,在Simulink/SimMechanics仿真环境中搭建了四旋翼飞行器动力学模型,设计了串级PID控制器,实现了四旋翼飞行器在倾转状态下稳定飞行,分析了飞行器穿越狭窄空间的飞行动作及轨迹跟踪情况。仿真结果表明倾转变形四旋翼飞行器构型设计和仿真系统是可行的。     

一种低速复合升力飞行器飞行动力学建模与分析

针对一种由升力风扇和倾转螺旋桨组成的复合升力飞行器构型特点,建立其飞行动力学模型并进行分析研究。应用动量理论分析了升力风扇的气动力。建立了飞行器纵向动力学模型。针对飞行器飞行模式转换阶段特存的操纵冗余问题,提出了合理的配平策略,完成平衡计算。在平衡状态点线化模型,并对不同飞行模式下典型飞行状态纵向动稳定性进行分析。结果表明,系统所建立的模型能够反映该类符合升力飞行器各飞行模式的典型特征。     

复合式高速直升机过渡走廊和最优过渡路线研究

针对复合式高速直升机在飞行模式转换过程中存在的过驱动问题,设计最优过渡路线并优化过渡飞行方案。建立动力学模型,设计有约束的过渡走廊;将最大安全裕度作为最优目标,通过粒子群优化算法求解最优过渡路线。仿真结果表明:最优过渡路线能确保高速直升机在飞行模式转换过程中合理地分配各操纵量,并确保了模式转换的安全性。     

倾转变形四旋翼飞行器的设计和实现

针对灾难搜救、军事侦察等应用中的狭窄空间飞行需求,提出一种俯仰姿态可以独立控制的四旋翼飞行器。该飞行器在普通四旋翼飞行器的基础上增加了一个倾转自由度,由一个驱动来独立控制飞行器的俯仰姿态,实现指定倾转角的悬停和飞行。建立了飞行器气动力仿真模型,仿真分析了倾转状态下旋翼间气流干扰对气动力特性的影响。搭建了气动力特性测试平台,通过实验验证了气动力仿真模型的有效性。最后,研制了飞行器原理样机,进行了倾转悬停和倾转飞行实验。研究结果表明,飞行器可以实现接近90°的倾转悬停,同时可以以倾转60°的俯仰姿态稳定飞行,验证了倾转变形四旋翼飞行器穿越狭窄空间的可行性。     

高超声速飞行器助推段纵向姿态控制

针对飞行器的飞行特点和自身的气动结构,建立了其助推段纵向控制的非线性数学模型,给出了静稳定性和模态特性的分析,发现了飞行器纵向快速发散的动态特性。根据飞行任务和运动特点,从稳定性、频率特性、轨迹敏感性等方面对两种控制策略进行对比分析。结果表明,控俯仰角作为高超声速飞行器助推段的控制律是更为有效合理的纵向控制策略。     

胶囊式可分离机舱垂直起降飞行器概念设计

本文参考Lilium垂直起降飞行器和Pop Up飞行器,设计了一款全新概念的胶囊式可分离机舱垂直起降飞行器,以及以其为核心的一整套胶囊式运送系统,并命名为Elfie(小精灵)。该胶囊式飞行器采用垂直起降飞行模式,大大降低了对起降场地的要求,满足城市通勤需求。该飞行器采用分布式动力+倾转机翼的垂直起降方式。并在外形设计的基础上利用飞行器设计的一般步骤,对其航时进行了估算,其航时满足设计要求。Elfie的最大优势在于引入胶囊体概念,并通过这一概念使得飞行部件与载人舱体独立,实现全系统低成本高效率的运营。     

某型倾转旋翼机传动系统固有特性分析

以倾转旋翼机发动机钽舱内的传动系统为研究对象,根据设计的传动结构建立了它的动力学模型和动态响应方程,然后计算出固有模态,最后将固有频率分成三种类型进行了有意义的分析.研究了研究工作对倾转旋翼机的传动系统的可靠性分析和动态优化设计等均有参考意义.     

基于DSP28335的某型靶机系统设计

针对某大型军用无人靶机的实际需求,根据飞行控制相关原理,进行了该靶机的控制系统设计。描述了靶机飞控系统的硬件组成结构,基于DSPF28335处理器,详细分析设计了各组件与飞控计算机的信号输入输出方式。仿真实验表明,该靶机飞控系统控制策略有效,且各机载子系统与飞控计算机能够协调工作。     

某型高速 无人 靶机飞行控制的设计与 实现

按照某型高速无人靶机飞行特性和性能要求,详细给出了基于DSP为处理核心的飞行控制系统硬件组成和逻辑功能结构,介绍了无人靶机飞行控制策略,设计并开发了配套的地面测控程序,并进行靶机的半物理仿真实验。仿真结果表明该飞行控制系统性能良好,符合高速无人靶机的飞行要求,并成功应用于某型无人机飞行试验。     

小型涵道式无人机控制系统分析

由于小型涵道飞行器结构尺寸小、重量轻、功能复杂等特点,决定了其飞行控制系统具有同样的特点。为了实现无人机自主飞行的控制目的．可采用系统集成技术、方法、MEMS传感器及电子元器件,从而构造飞控系统平台。重点分析了小型涵道无人机控制系统的组成及基本功能,并对各部分做了详细论述。     

基于预测模型的无人动力伞智能控制研究

对无人动力伞的智能控制,给出一种基于模糊神经网络预测模型的控制策略,最后通过数学仿真,验证了该控制策略的可行性和有效性.     

Trajectory optimization and the control of a re-entry vehicle in TAEM phase

This paper investigates the optimal trajectory and the feedback linearization control of a re-entry vehicle during TAEM (terminal area energy management) phase. First, an optimization algorithm with dynamic pressure as the cost function is used to obtain the optimal trajectory in TAEM. This optimal trajectory is considered the reference for ensuring a stable flight path of the re-entry vehicle. The control inputs are the angle of attack and bank angle, which determine the total energy and safety of the re-entry vehicle. Second, feedback linearization is used to design a tracking law in the TAEM phase. This paper validates the optimal solution as the reference trajectory with HAC (heading alignment cylinder) and the tracking performance of the re-entry vehicle onto the reference trajectory by feedback linearization.     

On the design of fuzzified trajectory shaping guidance law

Midcourse guidance is commonly designed to save as much energy as possible so that the missile’s final speed can be maximized while entering the homing stage. For this purpose, a competitive guidance design should be able to generate an admissible flight trajectory as to bring the interceptor to a superior altitude for a favorable target engagement. In this paper, a new adaptive trajectory shaping guidance scheme based on the adaptive fuzzy inference system, which is capable of generating a variety of trajectories for efficient target interception, is presented. The guidance law is developed with the aim of saving the interceptor’s energy conservation while improving performance robustness. Applications of the presented approach have included a variety of mission oriented guidance, such as cruise missile guidance, anti-ballistic missile guidance, etc.     

双向液压式调速器系统数学建模与仿真

螺旋桨飞机飞行时,调速器系统对飞机飞行的稳定性及发动机安全性起着关键作用。针对双向液压式调速器系统,通过数学建模和仿真方法研究该调速器系统的动态特性。以某双向液压式调速器系统为研究对象,分析其结构组成和工作原理,根据牛顿第二定律和流体连续方程分别建立了该调速器系统的力-运动数学模型和流量数学模型,并对数学模型中所有力的产生原因和求解方式进行了分析和求解。通过结合数学模型和仿真软件,分别对调速器控制活门和整个调速器系统进行了仿真,重点分析了无反馈的控制活门的实际运动过程和带反馈的整个调速器系统的发动机转速变化及螺旋桨角度变化,得到了控制活门的振动曲线和螺旋桨角度变化曲线。     

组合动力验证机助推段纵向控制器设计

针对飞行器的飞行特点和自身的气动结构,建立复杂的非线性数学模型,给出静稳定性和模态特性的分析.为解决高超声速飞行器在助推段因纵向静不稳度大而导致的常规控制律鲁棒性不足的问题,设计基于角速率指令内回路的纵向控制律,并从时域、频域、鲁棒性三方面进行分析,得出指令内回路适用于助推段纵向控制的结论.