基于模型跟随的直升机飞行控制与仿真

研究直升飞机飞行控制优化问题,由于控制系统为多变量、非线性系统,造成稳定性和实时性较差。为使直升机飞行品质满足ADS-33性能要求,提出采用模型跟随控制方法为基本结构,结合鲁棒特征结构配置对直升机飞行控制系统进行设计。首先根据ADS-33的性能指标设计理想模型,然后利用模型跟随控制方法构造整个控制系统的框架结构,并采用线性系统的鲁棒特征结构配置对控制器的参数进行设计,并对控制结果进行仿真,结果表明直升机飞行品质达到ADS-33性能指标要求。     

基于模糊PID的直升机模型飞行姿态控制

针对微型无人直升机具有非线性、多变量耦合等特性,利用模糊组合PID控制方法研究直升机模型飞行控制系统的姿态控制问题。首先以三自由度直升机模型为控制对象,建立动力学方程。然后对PID控制方法采用模糊控制算法进行改进。为使直升机模型能够平稳飞行,且具有较强的鲁棒性,基于解耦的直升机模型分别设计模糊-PID阈值切换和加权控制方法,对直升机模型的俯仰轴和横侧轴进行控制。最后将所提出的控制方法应用于直升机模型本体实现姿态优化,实时仿真效果说明所设计方法的可行性和有效性。     

某型舰载直升机飞行模拟器飞行仿真系统设计

对某型舰载直升机飞行模拟器飞行仿真系统进行了设计研究.给出了某型舰载直升机飞行模拟器飞行仿真系统的模型框架.定义了建模过程中所涉及的主要坐标系,研究与分析了与主旋翼相关的诱导速度、挥舞角、拉力、扭矩的计算方法,给出了舰载直升机部件气动建模思路.最后,结合舰载直升机数据,对直升机飞行模拟器飞行仿真系统对舰载机飞行员的操纵响应进行了仿真分析.设计的舰载直升机飞行模拟器飞行仿真系统已经成功应用到了某型舰载直升机飞行模拟器上,具有仿真度高、实时性好等特点,起到了良好的训练效果,得到了舰载直升机飞行教员和学员的认可.     

直升机飞行视景仿真实现

为了用视景仿真技术模拟直升机的飞行姿态,通过三维视景建模软件Multigen Creator,建立了直升机、地形场景的视景模型,以三维仿真软件包OpenGVS作为图形开发引擎,用现代软件工程的方法,在VisualC++6.0平台上构建了直升机飞行仿真软件的整体框架,完成其中关键模块的代码编写.对于输入模块,用游戏杆作为视点变换的控制工具,运用Direct-Input接口技术对其编程.通过实例运行所编制代码,在飞行操作杆控制下,系统在飞行模拟过程中实时跟随性较好,达到理想的飞行仿真效果,从而为以后进一步研究直升机综合操纵特性和飞行品质作了一个预先性仿真研究.     

某型直升机飞行性能仿真建模与验证

主要研究并建立直升机飞行性能仿真模型,在直升机动力学和运动学微分方程的基础上重点解算作用在直升机各部件上的气动力和力矩模型,建立旋翼和尾桨的气动仿真模型,对旋翼挥舞运动进行了分析研究,还考虑了平尾、垂尾、机身和重力的仿真模型。最后通过对各飞行性能指标及其验证原理方法的分析研究,验证了静态性能指标,应用标量指标法验证动态性能指标。     

直升机贴地飞行模型跟踪控制器设计研究

为了设计直升机实施贴地飞行时的飞行控制系统,研究了基于内/外回路控制结构的直升机模型跟踪飞行控制器,引入了模型跟踪性能判据,分析了显模型的动态特性以及增益矩阵等参数的优化设计对控制系统模型跟踪性能的影响;对于贴地飞行中实施的鱼跃障碍机动飞行,设计了模型跟踪控制器,对于直升机对正弦形式垂向速率指令和俯仰指令的跟踪进行了仿真;通过对仿真结果的分析说明了模型跟踪控制技术在直升机贴地飞行控制中性能良好,有很好的应用前景.     

直升机机动飞行的数学描述及仿真

直升机机动飞行的研究对于直升机空战战术具有十分重要的作用,为此首先介绍了直升机机动飞行的数学描述及仿真方法,即在直升机三自由度模型下用数学方法对直升机机动飞行轨迹进行描述,得出完成机动动作需要施加在直升机上的控制指令,通过指令转换模型将控制指令转换为操纵直升机的操纵量,然后在直升机飞行动力学模型下对机动飞行进行仿真。然后分别对直升机"加速减速"机动和"障碍滑雪"机动科目进行了数学描述和机动飞行仿真,仿真结果验证了数学描述及仿真方法的可行性。     

直升机强跟踪自适应变稳控制器设计

变稳控制是直升机飞行模拟的关键技术之一,气动参数的不确定性是其设计的困难所在.对此,提出了利用双目标直升机模型构造原型直升机的强跟踪自适应变稳控制器,它将强跟踪的反馈补偿机构和自适应控制参数设计相分离,简化了控制设计,同时实现了提高自适应参数修正过程的系统稳定裕度和显著降低跟踪误差的目的.仿真实验结果验证了所提出方法的有效性和可行性.     

直升机强跟踪自适应变稳控制器设计

变稳控制是直升机飞行模拟的关键技术之一, 气动参数的不确定性是其设计的困难所在. 对此, 提出了利用双目标直升机模型构造原型直升机的强跟踪自适应变稳控制器, 它将强跟踪的反馈补偿机构和自适应控制参数设计相分离, 简化了控制设计, 同时实现了提高自适应参数修正过程的系统稳定裕度和显著降低跟踪误差的目的. 仿真实验结果验证了所提出方法的有效性和可行性.     

无人直升机分布式飞行控制与虚拟资源网

控制组件动态配置/重构可使无人直升机飞行控制系统适应自身条件和/或外部环境的变化,实现自主飞行.本文介绍一种无人自主飞行直升机分布式控制系统结构方案,提出了虚拟资源网在无人直升机飞行控制系统中的全新应用,实现控制组件的分布式计算和动态配置/重构.控制组件设计在地面站或不同的机载计算机系统上,构成分布式飞行控制系统.虚拟资源网为无人直升机依据任务在线要求重配所能得到的资源提供了独特的能力.控制组件以网络资源形式实现使组件具有灵活性、重用性和即插即用能力,可缩短无人了直升机飞行控制系统的研发周期.     

自适应反推神经网络的转台鲁棒控制器设计

针对未知非线性、外界干扰和参数摄动等不确定因素对实际转台控制系统的影响,提出了自适应反推神经网络的转台鲁棒控制器设计.首先给出自适应Backstepping控制器的设计方法及步骤,接着采用RBF神经网络对转台对象参数的不确定因素上界值加以辨识,实现转台系统的鲁棒控制.其中Backstepping鲁棒控制作为主控制器,RBF神经网络实现了不确定上界值的在线辨识.仿真结果表明,自适应Backstepping神经网络控制很好地克服了对象的不确定性,实现控制系统的较强鲁棒性,适于高精度飞行仿真转台系统的实时鲁棒控制.     

无人机模糊飞行控制器设计

近年来,无人机凭借其各种优势,受到了各国越来越多的关注;飞行控制系统是现代无人机的核心,其控制律设计结果对无人机飞行特性的影响至关重要,决定无人机是否能够满足自主飞行要求;为了获得更好的控制效果,保证无人机能更好地适应复杂环境和任务,在常规模糊控制方法的基础上引入修正因子和积分抑制策略,设计出了一种模糊飞行控制器;仿真结果表明,该控制器具有较好的控制效果和较强的鲁棒性,较一般的模糊控制系统具有控制速度快、精度高、鲁棒性强等特点,更能适应无人机的特殊要求.     

航空发动机全飞行包线鲁棒控制器设计研究

对全飞行包线内的发动机控制问题展开研究,分析了包线的划分和标称点的确定问题,提出了根据发动机进口参数的相对变化指标对飞行包线进行划分的方法.同时将二自由度H∞鲁棒控制方法引入航空推进系统的控制器设计中,克服了传统鲁棒控制器无法兼顾系统的性能和鲁棒性要求的缺陷.最后在设计的航空发动机数控系统快速原型化实时仿真平台上进行了仿真,证实了所提出的全包线划分方法的正确性和所设计的增益调度鲁棒控制器在某型航空发动机全包线控制上的良好性能.     

Dynamic Modelling and Stability Analysis of Model-Scale Helicopters Under Wind Gust

The purpose of this paper is to present the stabilization (tracking) with motion planning of a reduced-order model having 3 Degrees Of Freedom (DOF). This last one represents a scale model helicopter mounted on an experimental platform. It deals with the problem of disturbance reconstruction acting on the autonomous helicopter, the disturbance consists in vertical wind gusts. The objective is to compensate these disturbances and to improve the performances of the control. Consequently, a nonlinear simple model with 3DOF of a helicopter with unknown disturbances is used. Three approaches of robust control are compared via simulations: a robust nonlinear feedback control, an active disturbance rejection control based on a nonlinear extended state observer and backstepping control.     

飞行控制系统可视化仿真平台设计

提出一种通用的飞行控制系统可视化仿真平台,以并行化计算思想设计系统总体框架,通过OpenMP多线程并行多核编程技术和单程序多数据流技术实现飞行动力学系统和飞行控制系统的并行解算。该平台可以载入各种飞行控制器、飞行动力学模型和数字地图进行仿真,能以数字、曲线和三维动画的形式显示仿真结果。以Beaver多模态自动驾驶仪仿真设计为例进行验证,结果表明该平台具有执行效率高、易于扩展和通用性强的优点。     

基于二次稳定的仿真转台鲁棒控制器设计

针对摩擦力矩干扰,系统参数摄动等非线性扰动环节对仿真转台控制系统的影响,提出了基于二次稳定理论的仿真转台鲁棒控制器设计思想。分析了二次稳定理论的基本原理及设计方法,给出了某型飞行仿真转台基于二次稳定的状态反馈控制器和PID鲁棒控制器设计实例。仿真结果表明,基于二次稳定理论的控制器克服了摩擦力矩干扰以及转动惯量摄动对仿真转台的影响,实现了转台转角的精确控制,动态指标优越,满足了高精度飞行仿真转台系统的鲁棒控制要求。     

基于模糊控制的某教练机飞行姿态控制器设计

提出了一种基于规则的模糊逻辑飞行控制系统的设计方法,用以解决某教练机训练系统中数学模型时变性和不确定性问题.为了避免建模的困难,某教练机飞控系统采用模糊逻辑控制设计其控制律,结合飞行员的操纵经验,对系统进行动态调整.以俯仰角为研究对象,利用MATLAB中的fuzzy工具箱实现了模糊控制器设计,给出了俯仰角模糊控制器的控制曲面视图,并在SIMULINK仿真环境下建立了仿真模型.结果表明,所设计的模糊逻辑控制器满足操作品质的要求,具有较好的鲁棒性,对教练机驾驶训练仿真平台的飞行控制系统设计具有一定的应用价值.     

飞艇飞行控制仿真系统设计

随着Matlab/Simulink开发平台在飞行控制研究中的大量应用,飞行控制仿真系统已成为飞行器飞行控制研究的重要手段。介绍了基于模型的飞艇飞行控制仿真系统的工作原理、硬件设计、软件设计,采用一体化设计思想,将仿真系统设计成根据需要可随意扩展的综合性仿真系统。该仿真系统利用Matlab/Simulink平台,搭建飞艇飞行控制相关的各运动及控制模型,在实时通信网络和虚拟视景工作站的支持下,能实现全数字仿真、半物理仿真、人-机交互仿真等实时仿真,可用于飞艇飞行控制系统的方案设计、研制、试验等全开发过程。