无人机编队飞行视景仿真关键技术研究

针对真实无人机编队飞行实验成本及风险较高的问题,提出一种基于Vega的虚拟验证平台,以克服OpenGL等视景开发工具代码可移植性较差、执行效率较低等缺点。分析无人机编队飞行视景仿真的系统需求,采用Vega的三维模型驱动与MFC灵活控制相结合的方法,研究多机飞行中的协同机制、仿真数据通信、编队飞行的实时控制、显示、记录与回放等编队仿真技术。结果证明,该虚拟验证平台仿真度高、实时性好、可移植性强、数据传输可靠。     

无人机编队飞行导航方法及其仿真研究

研究无人机导航优化编队问题,编队各成员的高精度定位是无人机协同编队飞行的关键技术和难点.为了提高编队定位的精度,提出了一种长机组合导航和长/僚机相对测量的编队成员导航定位方法,在编队导航系统模型的基础上,采用卡尔曼滤波原理估计出各成员的惯导误差,经校正后得到精确的导航信息,并进行仿真.仿真结果表明,改进的方法对所设计的长机与僚机的导航定位是完全可行的,编队各成员均获得较高的测地导航精度.     

无人机编队飞行神经网络自适应逆控制器设计

针对无人机编队飞行时存在的气动耦合和外部干扰等影响因素,提出基于“长-僚机”模式的神经网络自适应逆控制器设计方法.详细推导了气动耦合影响,建立了完整的编队飞行非线性数学模型,设计了非线性动态逆控制律,提出了改进的 BP 神经网络算法,自适应地逼近和在线补偿动态逆误差,改善了控制效果,并针对队形变换提出了简单有效的设计思想.仿真表明,该控制器能有效实现编队队形的保持或变换,控制系统结构具有良好的扩充性.     

基于编队技术的无人机飞行控制策略研究

历经多年的发展,无人机(UAV)从无到有,相关技术也日益完善.同时,人们对无人机提出了越来越高的要求,需要无人机承担的任务越也来越复杂.单架无人机所具备的性能早已不能匹配各种新任务的要求,因此,多无人机协同编队成为了无人机技术最重要的发展趋势.相较于单个无人机,编队协同能够借助于多架无人机编队飞行,扩大作业范围、提高作...     

基于CMAC的无人机紧密编队飞行控制研究

针对多无人机紧密编队飞行控制系统,提出一种基于小脑模型神经网络的编队飞行队形保持控制器。该控制器以飞行控制系统横向、纵向及垂直方向通道的动态误差作为小脑模型关节控制器（CMAC）的激励信号,并与常规的PID控制器相结合构成系统的复合控制。仿真结果表明：该控制器能够控制无人机编队,在定常运动和机动过程中都可以保持期望队形,且这种控制方法具有超调量较小,鲁棒性强,响应速度快,抗干扰能力强等优点。     

基于三维程控的无人机协同编队飞行研究

基于三维程控飞行策略,对多无人机(UAV)协同编队飞行控制进行研究,提出一种多机同方位任务需求的编队控制方法.采用“长机-僚机”编队结构模式控制编队飞行,以编队中的长机航迹坐标为基准坐标系实现了僚机与长机相对位置一致的控制;实现了编队中所有无人机同时到达指定位置并保持速度相对稳定的控制.通过航路规划和编队遥调,实现了人工干预与自动控制结合的编队飞行策略.仿真结果表明,该方法具有较好的可实施性、管理性、应用性和安全性.     

无人机编队飞行的分布式控制策略与控制器设计

针对一种小型无人机模型及其编队飞行的实际背景和限制条件,分析了编队飞行所必须涉及的队形保持、约束条件以及行为协调等关键性问题,进而引入分布式编队飞行控制策略并简要介绍了其优越性.根据分布式策略的层级概念,先后讨论了单机控制器的设计与上层的编队控制器的设计.最后分别进行了单机的FDC(flight dynamic and control)仿真和双机编队仿真.仿真结果表明,设计的控制器在执行效率和控制性能等方面具有突出的优势.     

具有通信延迟的多无人机编队飞行控制

针对固定通信拓扑下的具有时变通信延迟的多无人机(multi-UAVs)系统,在一致性协议的基础上提出了分布式的编队控制算法.利用Lyapunov-Krasovskii函数分析了时延多无人机系统的稳定性,并以线性不等式(LMI)的形式给出了系统稳定的条件.当满足稳定性条件时,编队控制算法将使系统中无人机的速度和编队队形分别渐近地收敛至期望速度和期望队形.仿真实例验证了控制算法的有效性.     

无人机飞行仿真平台控制系统设计

为了便于在实验室模拟无人机在空中的偏航、俯仰、翻滚3个自由度的飞行姿态,设计了一套用于验证飞行控制系统的三轴转台半物理仿真系统;给出了系统的硬件结构和控制策略;转台系统采用TMS320LF2407作为核心处理器并采用旋转变压器作为反馈环节组成位置和速度的闭环控制;为了提高传统PID的控制精度,提出了一种速度、加速度前馈补偿PID控制方法,有效解决了位置随动系统的快速性和准确性这一矛盾;实验运行结果表明,该平台运行良好,控制精度高,能较好实现对无人机飞行姿态的模拟。     

多旋翼无人机飞行控制系统设计研究

多旋翼无人机具有优良的操作性能、维护简单、成本较低等特点,已经成为微小型无人机的主流,获得了广大的消费群体。飞控系统作为无人机的核心技术,始终是无人机学术与工程领域研究的热点。本文以多旋翼无人机为研究对象,根据多旋翼无人机的结构特点,对飞行控制系统进行设计与研究,从硬件原理与软件原理对多旋翼无人机飞行控制系统的构建过程进行详细介绍。     

无人机飞行训练仿真系统设计与实现

为了使领航人员更形象直观快速熟练地操控无人机按预定航路飞行,通过对前苏联体制坐标系下无人机的12阶非线性微分方程数学模型进行分析和研究,利用VC 6.0编程和网络技术实现了无人机飞行的计算机仿真.针对无人机实际飞行情况,仿真系统逼真地模拟了操作手战位和领航员战位情景,并通过网络传递信息.除了讲述系统的组成和各主要功能模块外,还提出了通过对无人机的实际飞行数据和仿真数据进行比对来修正和补偿数学模型中相关参数的方法,从而使仿真结果更趋于真实可信.结果表明,系统设计合理,功能齐全,符合实际飞行规律,可以使领航人员迅速掌握领航要领.     

小型无人机编队飞行的控制律设计与仿真

针对一种小型无人机模型及其编队飞行的实际背景和限制条件,采用长一僚机（leader—wingman）编队模式,按前向、侧向和垂直方向3个通道分别设计了僚机编队控制律,从而使三维编队问题得以简化．对于多机编队的情况,应用基于长机模式（leadermode）和前机模式（frontmode）的2种编队控制策略,并通过仿真实验和比较分析,证实了长机模式的优越性．通过2架小型无人机编队队形保持和多架无人机在大机动飞行情况下的队形保持与队形变换等一系列仿真实验,验证了提出的编队飞行控制律的可行性和有效性．     

无人机三维编队飞行的鲁棒H∞控制器设计

针对无人机编队控制中模型不确定性与外干扰同时存在的情况,首先基于无人机自身的自动驾驶仪和编队运动学关系建立了无入机编队的三维数学模型,这种建模方式物理意义明晰;进而提出一种基于鲁棒H∞控制理论的编队控制器设计方法,按前向、侧向和垂直方向3个通道分别设计控制律,降低了鲁棒控制器的调参难度,简化了三维编队控制问题.仿真结果表明了所设计的控制器的有效性,可实现无碰撞、快速、稳定地保持和调整无人机编队队形,具有良好的鲁棒性能.     

基于QFT的无人机纵向飞行控制系统设计

介绍了定量反馈理论(QFT)的基本原理和设计步骤;定量反馈理论作为一种新颖的频率域鲁棒控制技术,综合考虑了对象的不确定性范围和系统的性能指标要求,以定量方式进行分析设计,从而保证了设计结果具有稳定鲁棒性和性能鲁棒性;无人机飞行过程中具有较强的不确定性,气动参数会不断发生变化,运用QFT对无人机纵向飞行控制系统进行设计,可以很好解决飞行控制系统中的不确定性问题;仿真结果显示,QFT设计的控制器能够很好地满足无人机鲁棒稳定性指标和跟踪性能,符合纵向控制的要求。     

基于实时操作系统的无人机飞行控制系统设计综述

小型四旋翼无人机广泛应用在专业级航拍、农业植保、军事侦察、设备巡检等领域。目前飞行控制系统多采用前后台系统来实现,当系统规模较大,处理模块增多时,实时性很难得到保障。本文首先对无人机领域发展情况进行概述,其次详细阐述了无人机的外部结构、部件功能等硬件组成,最后对无人机通过实时操作系统设计后的飞控系统控进行分析。通过分析可知,经过实时操作系统设计的飞行控制系统能够满足飞行要求,并具有一定的实时性、可靠性。     

基于北斗导航系统的无人机飞行监管系统设计

针对无人机空中管理存在的问题,研究开发一种由基于北斗定位的机载监测终端和飞行监管中心构成的无人机飞行监管系统.终端以低成本高可靠的STM32F407为控制单元,采用UM220北斗接收机获取无人机的状态信息,通过GPRS移动通信方式把状态信息回传到监管中心平台.在Visual Studio2010平台上以Visual Basic.NET语言开发监管中心平台,通过调用百度地图API,实现无人机的实时飞行监控,并将回传信息存入MySQL数据库.对利用北斗卫星导航系统实现无人机的监管具有一定的参考价值.     

基于SOPC的微型无人机飞行控制系统设计

针对无人机(UAV)飞控系统的发展要求,提出了一种基于可编程片上系统(SOPC)技术的设计方案,自顶向下地利用软硬件协同设计方法实现整个过程的设计.主控芯片采用Cyclone Ⅱ系列的EP2C8Q208C8N,进而设计系统的外围电路;借助NIOS Ⅱ软件写入程序实现对无人机的控制.与传统的无人机控制系统相比,该系统适应了集成度高、功耗低、体积小的发展要求.悬停试飞,机体晃动小,且在外界干扰时能自动调整姿态,保持稳定飞行,具有较快的响应速度.