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。     

基于神经网络的舰载无人直升机着舰控制研究

介绍了基于神经网络的无人直升机轨迹跟踪控制系统的设计方法。针对无人直升机着舰回收的特殊要求,设计了直升机着舰轨迹,采用动态逆方法设计了直升机自动着舰控制系统,通过自适应神经网络,对动态逆误差进行了补偿,利用Matlab仿真工具箱,对无人直升机自主着舰的全过程进行仿真验证,仿真结果显示,系统符合设计要求。     

无人机发动机停车应急着陆纵向控制律研究

本文以工程实践为背景,针对某对象无人机空中发动机停车情况下的着陆过程,提出了在纵向通道内使用“变轨迹角控制”的思想,用以确保纵向通道内无人机以合适的飞行速度跟踪着陆轨迹.并以此为基础,设计了无动力情况下无人机着陆的纵向控制方案,克服了常规控制策略中升降舵无法同时实现跟踪高度和控制速度的缺点,并通过数字仿真验证了应急着陆中使用该控制策略的合理性.     

无人机着舰引导信息处理方法研究

针对远距理想着舰轨迹摆动幅度较大使得无人机难以跟踪的问题,提出了曲线拟合的方法,针对着舰雷达近距引导失效或引导精度不高的问题提出了近距多天线测距定位法,最后提出了远近距切换的方法。对保障无人机安全着舰、提高无人机重复作战能力提供了前瞻性的理论依据。     

无人机控制律的设计与仿真

本文是在无人机控制技术领域的一个基础性的探索研究.由于本人是首次接触飞行控制这一崭新的领域,且本系在该领域前期的科研积累很少,虽在导师的指导下克服了重重困难,取得了一定的进展,但就其深度而言,还尚显肤浅,在某些问题的研究上还未深入到飞控的本质.     

垂直起降无人机自主视觉着舰方法

考虑垂直起降无人机着舰问题的特殊性,提出了一种基于机载视觉的自主着舰方案。突破了传统2D光流测速的弊端,利用图像球面光流估计出目标舰船的三维速度矢量。为解决传统位置控制方案对着落轨迹精度控制不足的问题,利用Tau理论实时规划出一条满足着舰软着落约束条件的期望轨迹,最终以无人机三维飞行速度矢量作为控制量设计了轨迹跟踪控制器。基于Unity3D软件开发视景仿真环境,模拟不同海况条件,对所设计系统进行了半实物闭环仿真验证。与传统轨迹规划方案相比,所提方法无需复杂优化迭代计算,能同时满足着舰的实时性和精确性需求。     

无人机俯仰角增益调参控制律设计

针对传统增益调参控制系统设计过程中离线工作量大的问题,研究设计了无人机俯仰角增益调参控制系统。首先对无人机模型进行线性化和简化处理,得到俯仰角系统模型;其次针对不同特征点处的子模型,利用根轨迹法设计得到阻尼器,利用Ziegler-Nichols以及Signal Constraint方法整定得到PID参数,得到增益调度表;然后利用sftool工具箱生成全局控制器;最后对得到的无人机俯仰角控制系统进行仿真。仿真结果表明,所设计的无人机俯仰角控制系统在全局范围内具有良好的动态响应性能。     

无人机俯仰角增益调参控制律设计

针对传统增益调参控制系统设计过程中离线工作量大的问题,研究设计了无人机俯仰角增益调参控制系统。首先对无人机模型进行线性化和简化处理,得到俯仰角系统模型;其次针对不同特征点处的子模型,利用根轨迹法设计得到阻尼器,利用Ziegler-Nichols以及Signal Constraint方法整定得到PID参数,得到增益调度表;然后利用sftool工具箱生成全局控制器;最后对得到的无人机俯仰角控制系统进行仿真。仿真结果表明,所设计的无人机俯仰角控制系统在全局范围内具有良好的动态响应性能。     

基于Matlab辅助无人机飞行控制律设计

飞行控制律直接决定着无人机的飞行品质和飞行性能,在无人机系统工程设计过程中飞行控制律设计是必不可少且至关重要的一环。文章结合无人机工程设计经验,系统性讲述通过Matlab软件辅助无人机飞行控制律设计的过程,涉及从对象建模至控制系统参数选择,且提供了设计实例演示。     

舰载机纵向自动着舰导引系统H∞降阶控制器设计

利用H∞控制理论设计飞机纵向着舰导引系统时，主要问题是控制器阶数过高，机载计算机难以承受。采用基于稳定准则的加性降阶法，设计了某型飞机纵向着舰导引系统H∞降阶控制器。仿真结果表明，所设计的降阶控制器可完全满足着舰系统对抗扰和精确跟踪的要求。     

基于DSP的无人机自主着舰识别算法

针对复杂海面环境造成的图像干扰变形给无人机着舰过程中人工标识的识别带来的困难,采用了一种基于仿射不变矩和支持向量机(SVM)的识别方法,首先采集各种变形下的适量标识样本,经过适当的预处理之后,提取其仿射不变矩,然后送入 SVM进行训练识别,并且给出了在 DSP 系统内基于上述流程的实现方法。实验表明,该方案对于图像在各种小幅度干扰变形下的识别率均达到了90%以上,平均每帧测试时间为170 ms,对于旋翼型无人机自主着舰具有一定的实用性。     

十字翼布局无人机悬停阶段控制律设计

在建立十字翼布局无人机运动的数学模型的基础上,分析其飞行品质特性.根据该无人机对飞行品质和控制性能的要求,完成十字翼布局无人机在悬停阶段的PID控制律设计;在Matlab Simulink环境下设计了十字翼布局无人机非线性仿真程序,验证所设计的控制律的有效性.仿真结果表明PID控制律能有效的控制十字翼布局无人机悬停阶段的姿态角和高度.     

四旋翼无人机建模及其PID控制律设计

文中对四旋翼无人机进行建模与控制。在建模时采用机理建模和实验测试相结合的方法,尤其是对电机和螺旋桨进行了详细的建模。首先对所建的模型应用PID进行了姿态角的控制。在此基础上又对各个方向上的速度进行了PID控制。然后在四旋翼飞机重心进行偏移的情况下进行PID控制,仿真结果表明PID控制律能有效的控制四旋翼无人机在重心偏移情况下的姿态角和速度。最后为了方便控制加入了控制逻辑     

摄像机视场约束下无人机视觉着舰导引方法

无人机基于计算机视觉技术进行着舰时,既需要关注自身的飞行轨迹是否合理,也需要注意所对应的视觉特征点在图像空间中的运动是否合理,即需要满足机载摄像机视场等约束。此外,由于海洋风浪等扰动作用,很难整定出合适的参数使视觉特征点以期望的轨迹运动,并使得图像误差以期望的动态过程收敛。针对这些问题,设计了一种将基于tau耦合策略的轨迹规划与IBVS相容的视觉导引方法,同时引入PPC理论以直接描述图像误差收敛的动态过程,并赋予参数整定工作明确直观的物理意义,从而降低参数整定的难度。最后仿真验证了所研究成果的可行性和有效性。     

舰载无人机合成孔径雷达

舰载无人机可逼近作战前沿或深入敌方进行纵深侦察而成为实现无伤亡侦察的有效平台;合成孔径雷达具有全天候、全天时、远距离、高分辨力性能,并且还有多频段、多极化、多视向和多俯角等优点,特别适用于大面积成像。合成孔径雷达用于舰载无人机的观点结合了两者的优点,不仅在很大程度上提高了侦察范围,而且可提供目标的精确图像,为实施打击提供依据。本文论述了机载合成孔径雷达的简要工作原理、性能优势、发展历程和趋势,给出了几种典型无人机载合成孔径雷达产品的实例,指出了无人机载合成孔径雷达的发展趋势。     

无人机纵向飞行控制器的FLNN轨迹线性化设计

提出一种将函数连接神经网络(FLNN)和轨迹线性化方法(TLC)相结合的新的研究控制方法,并采用此方法设计了无人机纵向飞行控制器.介绍了采用此方法设计无人机纵向飞行控制器的过程,并利用新控制方案对控制器进行了仿真验证,且与TLC控制器进行了比较.结果表明所提出的控制方案可有效地降低建模误差和外部干扰对控制器的影响,提高...     

基于加速度的无人机纵向控制方案设计

针对无人机常规纵向控制方案成本较高、姿态变化剧烈、高度跟踪超调大的问题,设计一种基于加速度的纵向控制方案。建立了无人机纵向线性运动模型,介绍基于加速度的纵向控制方程和控制框图,给出纵向控制所需的硬件,提出了控制参数设计的具体步骤,进行了平飞、爬升和下降三种状态数学仿真,并与常规的纵向控制数学仿真结果进行了对比。仿真对比表明,基于加速度的纵向控制方案成本抗干扰能力强,姿态变化平稳,高度跟踪精度高、速度快、无超调,适用于各型无人机的纵向控制。     

基于MAS的无人机纵向飞行控制

提出一种基于分层递阶多Agent的无人机自主飞行控制系统,并分别利用动态逆和改进型动态逆方法设计了纵向姿态控制Agent.首先建立了带推力矢量的无人机六自由度模型,并在此基础上推导出纵向控制方程;进而结·合奇异摄动理论,将无人机纵向飞行控制系统分成快慢两个回路,并为其分别设计了动态逆控制器和改进型动态逆控制器;最后用设...     

基于滚转角速率的无人机横侧向控制律设计

针对某小型样例无人机横侧向转动惯量小、副翼效率高等特点,设计了以滚转角速率为内回路的滚转角、航迹角和航迹跟踪控制律。根据各控制指标与性能加权矩阵Q、控制加权矩阵R的关系,确定了Q阵和R阵,应用鲁棒伺服LQR优化方法,给出了滚转角控制律参数。与常规的滚转角控制器比较表明,以滚转角速率为主控变量的控制器抗干扰能力强,满足样例无人机横侧向控制的要求。