进化算法多目标优化的飞控参数自整定方法

随着飞行品质要求的提高,且由于飞控系统模型的复杂,控制器参数的传统整定方法耗时长且精度低;引入多目标进化,针对某飞机横侧向控制系统模型中的协调转弯模态,采用改进的非劣排序进化算法对飞行控制器参数进行了整定;此优化策略具有经典控制系统简洁实用的特点,且能同时优化多个目标,能够快速得到符合要求的控制器参数;仿真结果表明所设计的控制器具有良好的性能指标和鲁棒性,具有一定的实用价值。     

基于模型参考的纵向控制增稳系统优化设计

研究了应用模型参考的纵向控制增稳系统的优化设计,并应用于某型运输机纵向控制增稳系统的设计中.首先根据飞机纵向等效系统模型给出了参考模型的形式,之后根据一级飞行品质的要求给出了参考模型的参数选取方法和步骤.然后使用粒子群优化算法优化设计了基于模型参考的控制增稳系统.最后提出利用粒子群优化算法的时域等效拟配方法进行等效系统拟配和飞行品质评价.仿真结果表明,设计得到的控制增稳系统可以同时满足时域的、一级飞行品质的和鲁棒性的设计要求,证明了优化设计方法的有效性和高效性.     

基于改进的多目标进化算法的飞行控制系统优化*

针对在传统飞行控制系统控制器参数整定问题中单目标优化不能同时满足多个控制指标要求的缺点,提出了一种基于改进的NSGAII算法的多目标进化算法。在改进的NSGAII算法中,提出了改进的精英保留策略增强了算法收敛性;同时,使用改进的自适应模拟二进制（ASBX）算子提高了算法效率,提出使用改进的基于混沌序列的变异算子避免算法陷入局部最优解,以提高算法搜索精度。将改进的算法应用到飞机飞行控制系统设计中,仿真结果表明,该进化算法能够快速有效地进行飞行控制系统参数整定。     

基于力矩补偿与分配的多操纵面飞机飞行控制设计

针对多操纵面飞机舵面冗余和强非线性气动特征, 提出了一种基于力矩补偿与分配的非线性飞行控制系统设计方法, 采用指令－力矩－舵面的间接形式, 外环采用模型跟踪方法生成满足飞行品质要求的力矩指令, 内环采用力矩补偿结合控制分配的设计方法, 控制各舵面实现期望控制力矩. 以革新性操作效率器(ICE)飞机为对象进行了仿真验证, 结果表明力矩补偿与分配系统可实现准确的力矩跟踪, 系统对参数的变化有较强适应能力, 所设计的飞行控制系统能够依据参考模型对控制指令进行跟踪, 各控制通道间耦合被有效抑制.     

基于Dempster-Shafer的飞行机器人多目标视觉定位方法

在受到遮挡物影响的室内环境中,飞行机器人接收数据中常伴有不确定性因素,为了解决复杂室内环境下高精准定位问题,提出了基于Dempster-Shafer的飞行机器人多目标视觉定位方法。根据飞行机器人控制原理,分析飞行位置与期望位置存在偏差,通过提取颜色特征和边缘特征建立多目标模型。设计地面标记,采用迭代算法对标记地面目标进行局部最大化概率计算,以此适应多目标形变,通过Dempster-Shafer证据推理方法获取目标精准位置,由此完成多目标视觉定位。在实验场地支持下,将传统方法与Dempster-Shafer证据推理方法进行对比分析,由结果可知,Dempster-Shafer证据推理方法定位精准度最高可达到96%,对提高室内定位精准度具有一定价值。     

协调控制系统多变量PID控制器的自整定方法

基于继电反馈自整定技术，提出了燃煤大型火电机组协调控制系统多变量PID控制器的自整定方法。其与已有的设计方法相比较，对控制对象的先验知识和模型的要求低，物理概念清晰，便于在工程上应用。仿真研究表明，这种协调控制系统具有良好的控制品质。     

基于粒子群算法的运输机PID控制器参数寻优

研制和发展大型飞机,是一个国家工业、科技水平和综合实力的集中体现,对大型飞机飞行控制器的研究具有十分重要的意义;采用PID控制方式设计出来的飞行控制器结构简单,易于工程实现;针对PID参数复杂繁琐的整定过程,提出了一种基于粒子群优化的PID参数寻优算法,克服了传统方法中花费大量的时间进行PID控制参数整定或反复试凑的缺点;对某型运输机俯仰姿态PID控制器进行了仿真研究,仿真结果表明利用该方法对所设计的飞行控制器进行参数优化不仅较大地提高了飞行控制器参数整定效率,而且获得了优良的飞行控制效果,并且具有较好的鲁棒性。     

一种空间飞行器的多目标机动策略模型

为了满足航天器对多目标轨道飞行机动方式和机动策略的要求,在轨道动力学基础上,时机动性能进行分析和解算,对可行的机动轨道进行了评估,提出了针对特定空间区域的轨道机动策略集,提出用控制域作为空间机动平台的导航、制导参考模型.仿真结果表明,该方法简单有效,模型的参考意义强.     

赋权控制分配策略的权系数多目标优化设计

针对多操纵面飞机控制权值参数多、虚拟可达集使用率低的问题,基于改进非劣排序遗传算法(INSGA),提出一种离线设计控制分配策略权系数的多目标优化方案。给出了加权伪逆和混合优化两类赋权控制分配模型,推导了统一的控制律。考虑分配效率和分配模态的性能要求,建立了权系数多目标优化模型,并采用INSGA进行了离线计算。仿真验证结果表明,所提出的方案可提供多组折中的Pareto最优解,能够实现赋权控制分配策略的权系数多目标优化设计。     

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。     

飞机纵向运动模型参考反推自适应PID控制

为克服飞行控制系统设计中传统增益规划方案的缺点,提出一类飞机纵向运动模型参考反推自适应PID控制方案,并给出了该方案的具体设计过程和跟踪性能改善方法．理论分析和数值仿真结果表明．该方案兼具反推自适应控制和PID控制的优点．即：无需知道被控对象的精确数学模型,控制器结构简单,鲁棒性强,在不增大控制增益的前提下具有良好的跟踪性能．     

基于多目标模糊线性规划求解方法的飞机排班问题研究

提出了一种基于多目标模糊线性规划法解决飞机排班问题的新算法。该算法将模糊理论与最优化概念相结合,根据最大隶属度原则,将以飞机飞行时间均衡优先、飞机起降次数均衡优先、飞机等待时间最少优先为目标函数的多目标模糊线性规划数学模型转化为一般的线性规划问题进行求解。实验数据表明,该算法可行、有效,步骤简捷,计算量小,能得到理想的结果。     

飞机作动器连杆光纤光栅载荷校准方法

结构状态评估技术可为飞机活动面载荷试飞提供监测手段,以验证载荷设计方法和分析数据是否有效,并可为活动面安全性确认和结构设计优化提供最直接的数据参考。传统的应变片测量方法在低温环境下的测试不稳定性可能会导致采集数据异常,使飞行载荷实时监测及精度保证成为型号试飞的一个难题。本文利用光纤传感器低温测试性能较稳定特性,结合理论分析、有限元仿真计算及试验验证,建立连杆结构在拉、压载荷工况下的应变-载荷关系模型,并提出一种基于光纤光栅传感器的作动器连杆应变-载荷校准方法。同时,针对作动器连杆结构典型承载形式与载荷辨识工况,给出光纤光栅传感器优化布局方法。研究结果表明,本文中建立的基于光纤光栅传感器的应变-载荷反演方法有效,能够满足民用飞机典型作动器连杆结构应变监测及载荷反演需求。     

基于直接自适应控制的重构飞控系统研究

通常,飞控系统重构设计需知系统的故障信息,而使用直接自适应控制技术可在不知道系统故障信息的情况下,对飞控系统操纵面损伤进行重构,并且可使故障飞机很好地跟踪参考模型的输出．采用优化算法设计反馈补偿器以保证故障系统的严格正实性,并利用Lyapunov函数证明重构系统的渐近稳定性．将该方法用于某型飞机侧向控制系统的设计,仿真结果表明,在操纵面严重受损的情况下,飞机仍能保持良好的性能．     

基于Petri网的飞行数据智能处理

现有的飞行数据处理专家系统多以产生式规则而构建,随之带来的问题是当规则之间存在多层嵌套的复杂逻辑关系时,知识表达不易完备并极易导致推理错误.为此,以识别飞机起飞状态为例,深入研究了基于Petri网的飞行数据智能处理的知识表示和推理方法,并采用Visual C 语言编制了一种实用的飞行数据快速处理专家系统.对多架次实际飞行数据的处理结果表明,基于Petri网的飞行数据智能处理方法能很好地满足飞行数据处理准确性和快速性的要求.该文对研究飞行数据的并行智能处理方法有一定的参考价值.     

基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制技术

为解决由视线倾角、视线偏角过大造成的飞行器对接存在误差的问题,实现飞行器交会轨迹的精准对接,提出基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制技术。建立空间参考坐标系,根据轨道根数计算结果,推导动力学状态方程,实现对飞行器交会对接过程中的动力学作用分析。按照雷达测距原理,计算飞行器的理论飞行时长及雷达装置作用距离,再联合相关参数指标,确定精度极限的取值范围,实现基于雷达测距的对接误差控制。在三坐标测量机结构模型中,定义飞行位姿拟合条件,再根据位姿误差求解结果,实现对误差参数的补偿修正处理,完成基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制方法的设计。对比实验结果表明,应用所提方法可以同时将视线倾角、视线偏角的取值控制在0°-45.0°的数值范围之内,能够较好解决飞行器错误对接的问题,符合精准对接飞行器交会轨迹的实际应用需求。     

飞机环控/发动机系统多目标决策研究

提出一种两阶段多目标决策方法,应用于飞机环控/发动机系统的多目标决策分析。将起飞、加速爬升和高空超音速巡航阶段的总熵产最小视为不同目标函数以建立多目标优化模型,采用多目标优化算法得到非劣最优解集。在此基础上进行方案初选,利用改进综合权重的Vague集决策方法对备选方案进行模糊评价和优选,并找到最终解。计算结果验证了该方法的合理性。     

基于多模型自适应的飞行控制系统重构与优化

对飞行器执行机构受损或失效情况下其飞行控制规律重构的问题,提出一种基于线性二次最优控制理论的多模型自适应控制重构技术方案。利用线性二次调节器获得参考模型,基于故障诊断与检测技术,运用Lyapunov稳定性理论,确保闭环控制系统的严格正实性和全局渐进稳定性。根据飞行器的动力学控制规律,进行故障辨识和模型切换,实现故障状态下飞行控制规律的重构与优化设计。针对典型故障情况进行飞行器控制重构仿真验证,结果表明系统能够在舵面部分失效下完成控制重构,保证有效飞行器运行控制。     

基于MTRDL的自动飞行系统模式需求建模与验证方法[1]

在民机自动飞行过程中,自动飞行系统模式转换是影响安全的重要因素,随着现代民机机载系统的功能与复杂度的快速增长,在需求阶段对自动飞行系统模式转换的安全性分析和验证成为重要的挑战.飞行模式转换的复杂性不仅体现在自动飞行过程中必需的多重飞行模式之间的交互关系,还体现在模式转换与外部环境之间复杂的数据与控制交联关系,这些交联关系同时隐含了飞行模式转换的安全性质,这些特征提高了形式化方法的应用难度.本文工作提出一种领域特定的建模验证框架:首先,提出面向自动飞行系统模式转换的领域需求建模语言MTRDL,和基于该语言扩展于SysML上的建模方法;其次,提出基于安全需求模板的安全性质辅助规约方法;最后,通过对某机型的若干条目化需求的实例研究,证明了本文方法在自动飞行系统模式转换需求验证中的有效性.