通讯时延和外部干扰下多无人机事件触发滑模编队控制

针对多无人机编队系统,采用了内外环控制策略。首先,在考虑通讯时延和有界外部干扰的情况下,针对位置子系统提出了一种基于记忆事件触发机制的滑模控制方法。针对所建立的无人机二阶模型,采用领航-跟随法实现期望飞行编队。其次,为降低编队过程中的通讯负荷,设计了基于输入反馈和跟踪误差的新型自适应记忆事件触发机制,针对由此产生的输入通讯时延和系统所受的外部干扰问题,设计了滑模控制器,保证了控制性能并抑制了通讯时延和有界干扰的影响。再次,应用Lyapunov理论和H∞控制理论完成了闭环系统稳定性证明,并且给出了便于滑模控制器增益和触发参数求解的策略。从次,基于所获得的虚拟控制量,针对姿态子系统设计了跟踪控制器。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

基于扩展Kalman滤波的无人机位姿校正

无人机姿态控制问题是无人机稳定性飞行的关键,针对无人机在位姿参数不确定条件下制导控制器姿态定位精度不高的问题,提出了一种基于扩展Kalman滤波的无人机位姿校正方法,进行制导系统稳定性控制律设计.建立无人机飞行动力学模型,构建飞行弹道方程,分析无人机制导系统被控对象的约束参量,采用加速度计、陀螺计和磁力计进行位姿参量测量.考虑到位姿参数的不确定性,采用扩展Kalman滤波算法进行姿态参数的整定性处理,实现角度校正.将校正后的位姿参数输入模糊神经网络系统中,实现无人机制导控制律的优化设计.仿真结果表明,采用该方法进行无人机位姿校正和飞行制导控制,定姿精度较高、抗干扰能力较强,实现了飞行的稳定性控制.     

一种有效的高速攻击型无人机二自由度PID控制

高速攻击型无人机的飞行控制系统需要具有最佳的指令跟踪性能、干扰抑制性能和鲁棒性,而传统单自由度PID控制技术只有1组PID参数,无法同时满足上述设计要求,针对这一问题,采用给定值滤波器型二自由度微分先行PID控制技术。通过利用基于改进的粒子群优化算法的H∞参数整定方法进行微分先行PID控制器设计,保证系统"干扰抑制性能及鲁棒性最佳",通过调节二自由度化系数(给定值滤波器设计),确保系统"指令跟踪性能最佳"。以俯仰控制回路设计为例,经仿真与对比研究,结果表明,该控制技术克服了单自由度PID控制技术的不足,控制回路的控制品质满足设计要求。     

无人机飞行控制系统优化设计

在小型无人机飞行控制系统经典设计的基础上,结合实际工程需要,应用多目标参数最优化方法对飞行控制系统进行优化设计。实际工程应用表明,优化设计明显改善了小型无人机飞行品质,保证了系统任务的可靠执行。     

无人机自动撞网着舰轨迹自适应跟踪控制

针对舰载小型固定翼无人机的自动撞网着舰技术进行研究,基于无人机气动数据建立六自由度非线性数学模型。构建无人机撞网着舰引导与控制系统结构,设计了撞网着舰三维基准下滑轨迹,采用滤波引导方法设计纵向和侧向引导律。在无人机模型参数未知的情况下,采用模型参考自适应控制分别设计了升降舵、油门、副翼和方向舵控制通道的自适应控制律。舰载无人机非线性模型的数值仿真结果表明,自适应飞行控制方法下的无人机具有较精确的着舰轨迹跟踪性能。     

用于桥梁病害检测的无人机地面站设计及实现

无人机地面站作为无人机控制系统中至关重要的一部分,其主要功能为无人机飞行控制以及任务管理.设计专用无人机地面站,提高对于任务的适应度,是推广应用无人机的一大有效举措.本文基于实际需求,设计及实现了用于桥梁病害检测的专用无人机地面站,该地面站具备无人机飞行监控、快捷控制、飞行任务规划、飞行路径以及航迹显示等功能,其基于Visual Studio 2019软件开发,主框架采用C#编写,电子地图采用Google map (Gmap)以及Google Earth二次开发实现,数据协议采用MAVlink协议.通过实机测试,地面站软件各个功能模块工作良好,能够高效地完成既定任务,可以达到设计目标.     

一种面向多无人机协同编队控制的改进深度神经网络方法

研究了多维度飞行数据下的协同编队控制问题,提出了一种基于改进深度神经网络的协同飞行控制方法。首先,使用深度神经网络在线整定PID控制器,设计了一种基于深度神经网络的PID控制器;其次,针对传统深度神经网络收敛速度慢、学习效率低的问题,同时为了满足多无人机编队飞行的实时性,在深度神经网络控制器中引入动量因子以提高网络的学习性能;最后,将所设计的改进深度神经网络控制器扩展到多无人机协同飞行任务场景实现协同编队飞行。对多无人机协同编队飞行进行仿真验证,仿真结果表明,所设计的改进深度神经网络编队控制器可以有效实现多无人机的编队生成与协同飞行。     

无人机三维编队飞行模糊PID控制器设计

针对无人机编队飞行控制系统,引入编队飞行几何关系,建立了三维编队飞行数学模型,在速度、航向和高度三个通道加入了误差的线性混合器,并分别设计了基于模糊PID的编队飞行控制器.仿真结果表明,所设计的控制器可以通过控制间距方便有效地控制无人机编队飞行,实现在机动过程中保持队形,以及合理地进行编队队形变换.这种控制方法超调量较小,鲁棒性强,优于传统控制器.     

领导-跟随协同飞行无人网络的通信容量分析

基于通信与控制一体化的思路，对协同飞行无人机网络进行了研究，提出了领导-跟随协同控制设计和通信容量分析方法。该方法首先选取并控制一架领导者无人机引导整个网络飞行，在部分跟随者获取领导者状态信息的情况下可实现所有跟随者分布式交互及运动协同，其特点是过程简单及易于分析和应用；基于莱斯衰落信道分析了网络链路的通信容量，并推导了在协同飞行运动收敛过程中链路通信容量的下界。仿真实验结果表明，所提方法在领导-跟随协同网络中能够使编队运动按期望规律飞行，同时无人机间链路的通信容量存在不为零的下界，与理论分析一致。     

电视制导攻击型无人机导引头搜索规律研究

综合考虑电视制导攻击型无人机在搜索地面目标过程中导引头的地面视场、搜索盲区和目标图像移动等关键因素对目标截获的影响,建立了无人机飞行高度、飞行速度与导引头目标搜索之间的数学模型,推导出了一种电视导引头搜索规律,可以从3个方面提高目标截获概率:1可以补偿因无人机向前飞行而引起的目标图像纵向移动,使显示在地面站监视器中的目标画面在导引头搜索过程中只作水平方向的移动,利于"人在回路"使用方式下地面站射手对图像的分析、判断;2通过导引头光轴俯仰搜索角度和无人机飞行高度匹配设计,可以保证地面视场最大;3通过导引头搜索周期和无人机飞行速度协调设计,可以实现对目标区无漏扫。该搜索规律通过在某电视制导攻击型无人机中应用进行了可行性验证。     

攻击型无人机鲁棒导引律研究

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律.针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入系统运动状态轨迹接近角变量,使消除颤振的伪滑动模态边界层宽度随着系统状态到达滑动模态而逐渐减小为零,从而达到了既能消除颤振又能实现精确跟踪的设计目标.通过仿真验证了该导引规律具有攻击弹道平缓、抗目标机动扰动能力强、鲁棒性好、制导精度高的优点.     

一种改进的控制系统QFT设计算法

定量反馈理论（QFT）是一种设计具有不确定性的多变量控制系统的直接而有效的方法。针对现有的QFT设计算法计算量大的缺点,提出了一种改进的设计算法。最后以挠性卫星三轴姿态控制系统的俯仰通道作为设计实例,仿真结果表明了所提算法的有效性和优越性。     

非线性系统鲁棒稳定性条件及其在飞行控制中的应用

给出了一种非线性系统鲁棒稳定性的分析方法。通过对系统鲁棒稳定条件不等式的变形，得到了该不等式可解的条件。由此条件，不仅大大简化了不等式，而且得到了新的鲁棒稳定性判据。给出了系统鲁棒反馈控制的设计方法。同时，对系统不确定部分的不同表达式结果进行了分析，证实了在选取相同类型的李亚普诺夫函数时所得的系统鲁棒性解的存在条件是加权等价的。飞行控制器设计结果表明，该方法对不确定系统的分析和设计是有效的。     

直升机纵向系统鲁棒滑模控制律设计

在建立系统全包线T-S模糊模型的基础上,基于系统品质要求和可测状态约束条件,采用参数鲁棒设计方法,确定反馈控制参数的可用集合,实现等效控制律,相应确定系统的滑模面参数,给出了直升机纵向控制系统的全包线滑模控制律设计结果。仿真结果显示,系统具有较强的抗外界干扰能力,动态品质满足指标要求,表明文中提出的设计方法可行且有效。     

QFT在连续回转电液伺服马达中的应用

针对连续回转电液伺服马达系统中存在着某些参数的不确定性及外部干扰,在建立系统数学模型的基础上,研究能够克服对象不确定性和外部干扰的QFT鲁棒控制方法,设计了QFT控制器,通过定量反馈的控制方法提高系统的整体性能.与复合PID控制器进行了比较,理论和仿真结果均证明了所设计控制器的有效性.     

再入飞行器横侧向耦合多变量姿态控制技术研究

结合多变量控制理论和定量反馈理论(QFT),设计了飞行器的横侧向耦合多变量姿态控制系统。通过飞行器的飞行仿真表明,多变量控制系统可以在存在较大不确定性的情况下,确保对横侧向指令进行精确跟踪,具有较强的鲁棒性。针对高速再入飞行器的弱气动条件下偏航控制不理想的问题,充分利用飞行器的多变量特性,利用副翼对偏航的耦合影响,用以协调控制偏航通道的姿态角。仿真结果表明,该方法达到了优化偏航通道控制的目的。     

高超声速飞行器鲁棒舵回路控制器设计

文章针对高超声速飞行器在缺少实际试飞数据的情况下,需要设计鲁棒自动驾驶仪的舵回路控制器来保证飞行器的姿态角控制精度满足超燃冲压发动机的工作条件.根据高超声速飞行器横滚通道的动态特性,针对舵回路的死区间隙等非线性不确定性因素,结合滚动通道数学模型,采用Lyapunov方法设计了横滚通道差动舵的鲁棒控制器.其鲁棒控制律对系统参数不确定性和外界干扰不确定性的补偿控制采用差动舵偏补偿算法,自动补偿不确定因素及舵回路死区、饱和的非线性影响,并完成了其鲁棒指数镇定的证明.最后通过数字仿真验证了文中控制算法的有效性.     

基于时域Neal-Smith准则的人机控制系统设计多目标优化研究

为了获得驾驶员和飞机良好的匹配特性,使用基于人机闭环参考模型的方法将飞行品质的要求引入优化算法,进行飞行控制系统设计。首先使用CAP准则建立飞机等效系统模型。然后,基于时域Neal-Smith准则,通过多目标优化算法一次性得到在不同任务条件下的最优驾驶员模型。根据需要选择相应的驾驶员模型,并与飞机等效系统模型组成人机闭环参考模型,进行飞行控制设计多目标优化。仿真结果显示,文中的算法不仅可以整定控制器参数,根据任务需求选取最优驾驶员模型,还可以利用优化结果进行PIO易感性的分析。     

基于风场信息的无人机在线航迹规划方法

风场是影响无人机飞行速度的一个重要因素。为了缩短任务执行中的飞行时间,考虑战场环境存在外界威胁情况,提出了一种利用组合导航在线估计风场信息的无人机航迹规划方法。该方法基于飞行时间为代价,利用改进的A*搜索算法对航迹进行顺风搜索,从而实现最短理想耗时的航迹规划。计算机仿真结果表明,与传统的最短航迹长度规划方法相比,无人机按该方法规划的航迹飞行时,理想耗时最少。