无人机全机着陆试验系统设计及应用

伞降回收是无人机重要的回收方式之一,回收系统的有效性需通过全机着陆试验予以验证。针对小型伞降无人机回收的技术特点,提出了此类无人机全机着陆试验方案。搭建了适用于伞降着陆方式无人机全机着陆试验平台和测试系统。解决了无人机全机着陆试验中机械系统设计和测试系统搭建等技术难题。利用全机试验平台成功进行了某型无人机全机着陆试验。试验结果表明:该试验系统工作稳定、可靠,可用于无人机着陆过程中起落架受载、吸能测试,机体强度验证和全机振动响应等结构性能考核。     

无人机短距着陆纵向控制策略设计

为解决无人机着陆滑跑短跑道的实际应用问题,设计着陆短距控制策略.以某型有人机改型的无人机为研究对象进行建模分析,设计常规固定翼无人机着陆控制律分析其着陆性能;设计连续襟翼直接力控制下的着陆纵向控制策略,有效地提高了无人机自主着陆的短距性能.通过仿真对比试验可知:该控制策略提高了对象无人机的着陆精度以及低速着陆下的抗风性...     

自旋翼无人机着陆段纵向控制策略研究

自旋翼无人机是一种以旋翼自转提供升力、螺旋桨推力提供前进动力的旋翼类无人机。以某型自旋翼无人机为研究对象,针对其着陆过程中纵向通道强耦合的控制难点,开展着陆段纵向控制策略的研究。介绍对象旋翼机的机体构型,基于其飞行特性,设计桨盘控速、油门控高的方法,解决陡下滑段速度、高度通道的同步控制问题;设计下沉率反馈的闭环策略,解决浅下滑段姿态与速度的协调控制问题。通过仿真和飞行试验,验证所设计控制策略的合理性和可靠性。     

多旋翼无人机磁阻尼式着陆支撑减震机构设计

针对多旋翼无人机着陆过程中的冲击响应控制问题,设计了一种磁阻尼式着陆支撑减震机构。研究了由弹簧和磁阻尼器组成的机构工作原理。该被动式着陆支撑减震机构对工作环境变化具有较强的鲁棒性,可以将部分动能转化为弹簧的弹性能来减少反弹,而剩余的大部分动能则转化为磁体的阻尼能量。使用多体动力学对该着陆支撑减震机构进行了建模,并提出了兼顾反弹减少和重量减轻的机构设计参数优化方法。该方法以最大行程和最大反弹为阈值,通过数值模拟来确定机构的弹簧系数和黏性阻尼系数。最后,通过垂直自由落体模拟验证了设计的着陆支撑减震机构有效性。研究结果表明：磁阻尼式机构的质量仅为94.5 g,相比刚性杆最大反弹高度降低了88.9%,仅约0.02 m,在尽量减小质量的同时最大限度地提高了减震性能。模拟结果与实验结果完全一致,且不受地面参数变化的影响。     

无人机自主着陆纵向控制律设计

针对无人机的自主高精度定点着陆,应用自适应内模控制(AIMC)原理设计了自主着陆纵向飞行控制律。以轮式无人机为平台,将纵向非线性模型解耦并线性化。然后,以地速和下沉率为控制目标,应用AIMC理论设计了纵向飞行控制律。通过对AIMC滤波参数进行自调整改善了系统的动态特性,基于对模型的辨识增强了系统的鲁棒性。在顺逆风6m/s的条件下对AIMC系统进行了数字仿真,结果显示其落点精度达到前后向30 m范围内。与传统内模控制(IMC)系统相比,提出的自适应内模控制(AIMC)系统在动态性能和落点精度等方面均有明显提高。最后,搭建了半物理测试平台,通过半物理仿真测试复现了系统数字仿真结果,验证了系统功能的完整性和协调性。     

无人机移动自主回收着陆原理及控制方法

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对难以精确获取无人机动态位置的问题,提出了多传感器信息融合定位和伺服转台聚焦跟踪的目标定位方法;其次,为完成对无人机的快速高精度跟踪,提出了基于无人车和Stewart平台的双级跟踪控制策略;最后,为了解决无人机着陆过程冲击大、重心失稳等问题,设计了基于模型预测的平稳性控制算法和基于自适应变阻抗的柔顺控制算法,在实时调整承接面位姿的同时做到了主动柔顺承接。搭建了由目标定位系统、无人车和Stewart平台组成的原理样机,验证了本原理的可行性及控制算法的有效性,该方案和技术已成功运用于某型号固定翼无人机自主回收。     

基于视觉自动换电池无人机自主着陆方法研究

四旋翼飞行器可以利用机载摄像头进行高空拍摄。但普通小型四旋翼飞行器较短的续航能力成为限制其使用便利性和可靠性的重要因素。为解决这一问题,提出一种基于视觉的四旋翼飞行器自主着陆、并通过着陆平台实现飞行器自动更换电池功能的方法。通过实验仿真证明了该方法在解决这类问题时的有效性。     

无人机大气环境检测系统设计

随着工业化进程的发展,大气质量每况愈下,环境污染日益严重。目前常规的大气检测手段主要针对地面的大气环境,难以检测垂直方向污染源,同时也无法应对紧急环境检测,采用无人机大气检测可以解决此类问题。本文主要介绍了一套针对大气环境的无人机检测系统,该系统搭载摄像头与多枚气体传感器,可对大气中SO₂、 NO₃、 PM2.5等多项数据进行检测,记录每组数据的收集时间、经纬度、垂直高度等信息,为环保部门后期决策提供重要数据。     

星表着陆缓冲装置缩比样机全工况落震试验系统设计与试验方法开发

通过调研国内关于落震试验装置的研究资料及深空探测着陆器对地面落震试验的要求,设计了一种可以实现星表着陆缓冲装置全工况落震的试验系统,采用三维建模软件对该试验系统进行了结构设计,并开发了配套的试验方法。该试验系统包括台架系统、提升系统、水平框架系统、姿态控制系统、锁止释放系统和高速摄像机6个部分,考虑可搭载的缩比原理样机最大质量和极端落震工况,采用有限元方法完成了试验系统的结构力学性能校核,结果显示其强度和刚度满足要求,验证了所设计的落震试验系统的实际可行性与操作安全性。     

冗余测试系统的设计和应用

阐述了对复杂系统实施冗余测试的必要性以及在系统可靠度和测试决策可靠性中必须解决的问题,并介绍了冗余测试系统的设计和应用情况.     

飞机起落架机轮落震试验伺服系统的设计

该文阐述了飞机起落架落震试验电液伺服系统的设计方案，并提出了在具体设计和制造方面应注意的一些事项。     

冗余测试系统的设计和应用

阐述了对复杂系统实施冗余测试的必要性以及在系统可靠度和测试决策可靠性中必须解决的问题,并介绍了冗余测试系统的设计和应用情况.     

比例控制器综合测试系统设计与应用

比例控制放大器和比例电磁铁是电液比例阀的关键控制元件，掌握其性能对电液比例阀质量控制有一定的指导作用。基于上述目的设计该系统，可以完成比例控制放大器和比例电磁铁有关性能的测试和对数据处理后求出相应的性能指标；利用比例控制器可调部分调整相应的参数，使比例控制放大器和比例电磁铁达到最佳匹配。经过大量的试验证明，该系统测试方法合理，所制订的试验规范以及测试指标有助于指导电液比例阀的设计和生产。     

飞机起落架支柱加载系统的设计与研究

飞机起落架支柱加载系统属于被动式加载系统,其设计可以分为机械结构设计与液压控制设计两个部分.其中机械结构设计部分不仅为加载系统提供满足条件的传力部件,而且还为加载系统提供准确的加载位置.因此,加载系统能否简单、准确地完成加载任务,机械结构设计部分起了至关重要的作用.液压控制设计为加载系统提供加载力,通过对电液伺服加载系统的分析与设计,可以准确地提供加载力,并且可以高精度地跟踪载荷谱.该文中,通过catia软件为加载系统机械结构设计部分提供三维建模,并且使用AMESim软件为加载系统提供仿真实验.     

某无人机主起落架舱门联动机构设计

在空间布局紧凑条件下,通过对某无人机主起落架舱门收放空间的分析,实现了舱门和起落架的联动收放设计,并通过仿真验证对其收放状态进行描述.此方法可作为同类型无人机起落架与舱门联动设计的参考.     

某型无人机起落架结构拓扑优化

为了探索拓扑优化设计在起落架结构上的应用,基于变密度法,建立了某型无人机起落架外筒支柱的拓扑优化模型,利用业内著名的结构优化平台OptiStruct,获得了满足多种典型工况下和多种约束条件下的最佳拓扑结构。对优化前后的模型进行静强度有限元仿真对比后,结果表明优化后的结构不仅减重20%,还大大降低了应力水平,满足强度和刚度设计要求。采用的拓扑优化设计方法对改进起落架结构设计,实现结构轻量化,提高飞机的性能和经济性具有重要意义。     

典型起落架零件车铣加工工艺设计及应用

飞机起落架是飞机的主要承力构件之一,由于飞机起落架特殊的工作环境,要求起落架具有高的载荷承受能力、良好的抗腐蚀、抗冲击及抗疲劳等性能,这就使得这些零件在结构上尽量采用整体锻件,材料上选用高强度、超高强度材料,制造工艺上采用先进的机械加工工艺、热处理及表处理、无损检测、表面强化等工艺,以保证零件的各种性能符合设计要求。以起落架三个典型零件为研究对象,分别在普通数控加工中心及车铣复合加工中心上进行对比加工研究,通过对三个零件典型结构的加工工艺进行优化,将优化前的立式数控加工中心+普通车床的多工位多次装夹,改为一次装夹实现多工位加工,显著缩短了生产准备时间;利用车铣复合加工中心的优点,有效提高了系统的刚性,提高了切削用量,并实现了复杂曲面采用面铣刀进行高效精加工,使粗、精加工效率显著提高,也使零件加工表面质量显著提高,该改进可为其它类型起落架的生产制造提供技术参考。     

四旋翼无人机的编队飞行控制系统设计

为了解决单架无人机执行任务效率低,安全冗余差等问题设计了一种基于GPS的无人机编队飞行控制系统。无人机端主控芯片采用STM32F427搭载Nutt X嵌入式操作系统,保证了姿态解算、姿态控制、导航、通讯等复杂任务的实时有序执行。使用ZigBee通讯模块、MAVLink通信协议搭建无线通讯链路,并解决了多节点之间的通讯以及通讯冲撞问题,实现了无人机之间、无人机和地面站的稳定通讯。在地面站端对各架无人机位置的检测,并在此基础上使用编队算法实现多架无人机的三角形、直线等阵形的编队飞行。实验表明,该系统能有效的实现多无人机的编队飞行控制。     

多物理量测控系统的研制与应用

在原有设备的基础上,全面淘汰落后的测试仪表,将传感器、远程测控单元、RS－485总线、高速数据采集卡有机结合,用先进的工业组态软件、VISUAL BASIC与ACCESS数据库合作快速处理各类数据,控制各类阀门的开关,来保证测试精度和速度,实验表明,：本测控系统的机械可靠性高、数据采集系统的硬件设计和数据处理过程的软件编制部分协调工作,大大改善了试验条件,提高了试验水平,降低了试验成本,是目前性能较高的实用试验测试系统。