自主空中加油会合过程中飞行制导律设计

针对目前自主空中加油亟需解决的会合问题,采用带有末端角约束的比例导引方法,实现了受油机导引进入加油区域,加油机采用非线性制导算法跟踪赛马场跑道线飞行,并给出了有风条件下非线性制导算法可能失效的解决办法。引入虚拟目标和虚拟加油机的概念,保持受油机和加油机在会合上的时间同步,设计了相应的速度控制器。利用Matlab/Simulink搭建仿真平台对空中加油会合制导律进行了仿真验证,仿真结果表明设计的制导律能满足自主空中加油的会合要求。     

固定翼飞机竖直飞行控制系统的设计

引言 固定翼飞机水平飞行是最常见的飞行状态,让其做大仰角飞行则动作不能一直保持,如让其垂直于地面飞行能保持的时间则更短.本项目要实现的是一个可以让飞机垂直于地面飞行并可以稳定在固定高度的控制系统.利用在机身加入的三轴向加速度传感器来检测垂直于地面飞行的飞机的姿态.当检测到飞机前后摇摆时,控制水平尾翼使     

空中加油视景仿真系统的研究与实现

硬式空中加油技术目前还处在研究阶段,加油杆与受油机之间的对接试验主要在室内通过机械手等方式固定在地面上研究,试验人员不能在三维空间内对加油机和受油机的状态有一个直观的感受。为了配合空中加油系统的研究,以＂硬式加油空中对准半物理仿真＂为应用背景,论述了在空中加油系统内加入三维视景部分。该系统使用了Creator中的LOD,DOF等技术建立了逼真的加油杆和受油机模型,并在MFC中调用Vega的API函数控制加油杆的伸缩、转动等动作,实时动态地模拟空中加油的全过程,仿真效果理想,并提出未来改进的方向。     

空中加油软管-锥套动态建模与仿真

利用有限元分析法建立加油机流场下的加油软管动态模型,利用该模型分析加油机不同飞行条件下的软管-锥套平衡拖拽尾迹。利用牛顿运动定律建立软管-锥套的运动方程,分析软管的气动载荷。对第一段软管的运动施加约束建立变长度的软管-锥套模型。在Matlab/Simulink仿真平台下搭建模型,分析加油机平飞、爬升、下滑状态下的软管-锥套动态特性。仿真结果与国内外公开的试飞数据相吻合,验证了模型的正确性。所建模型来可用于有人机空中加油训练模拟和无人机自主空中加油仿真等。     

采用单目视觉的无人机自动空中加油仿真

自动空中加油是未来无人机(UAV)需具备的重要能力之一。建立了包括UAV和加油机模型、视觉传感器、气动影响及视景的飞行硬管式无人机自动空中加油仿真系统;研究了单目视觉特征点识别与位姿估计算法,考虑大气扰动及加油机尾流的影响;设计了通过轨迹跟踪实现UAV与加油管会合对接的控制策略,并对加油末段的对接机动进行了仿真。结果表明,单目视觉可实现精确的相对位置测量,轨迹跟踪控制器超调量小,保证了自动空中加油的平稳对接。     

下降进近阶段飞行安全分析与建模

下降进近阶段,飞行姿态不当造成不稳定进近,容易引起飞行事故,准确控制飞机姿态变化能够避免事故的发生。通过分析飞机受力情况,确定了影响下降进近阶段飞行安全的因素,构架了包括飞行环境、飞行状态和飞行员操作等因素的"人-机-环"的综合分析环境,并对飞行环境进行了分类;在分类环境下,以QAR飞行数据为基础,建立了基于飞行状态与飞行员操作的神经网络"人-机"响应模型,优化了网络结构,并通过实验验证了模型能够有效预测飞机姿态变化。     

无人作战飞机自主攻击非线性控制器设计

针对无人作战飞机自主攻击过程高精度、大迎角以及飞行状态快速变化等飞行控制需求, 采用反步控制设计非线性控制器。依据飞行器六自由度方程建立非线性控制模型, 利用奇异摄动原理将速度控制器和姿态控制器设计分离开, 分别利用反步控制原理设计控制器, 采用一阶指令滤波器克服传统反步法带来的“微分爆炸”问题, 最后依据Lyapunov稳定原理证明了控制系统跟踪误差渐近趋近于零。仿真结果表明, 非线性控制器在输入参考信号发生剧烈变化时仍能够实现高精度跟踪控制。     

四旋翼飞行器的容错姿态稳定控制

在近十年间, 飞行系统的可靠性问题得到了飞行控制领域越来越多的重视。以一种全新的垂直起降飞行器——四旋翼飞行器作为研究对象, 设计具有高可靠性的姿态稳定控制系统, 为了补偿执行机构发生故障给飞行控制品质带来的影响, 一种主动容错技术将被应用于姿态控制系统的设计中, 主要设计了一个基于状态观测器技术的鲁棒故障检测环节与一个可容错重构的姿态控制器, 在设计控制系统的同时, 还对于故障检测的鲁棒性与快速性、重构控制系统的稳定性进行了理论分析。最后通过数值仿真, 对容错控制系统中各个环节的效果进行了验证。     

跨音速飞行状态下的一种智能控制方法

讨论了跨音速段飞行状态下复杂的气动特性及其影响,为解决飞机飞行过程中纵向按速度静不稳定这一主要矛盾,设计了一种模糊神经网络控制器,控制器以角度跟踪误差及其微分信号为输入来控制相应的控制舵面,实现对姿态的跟踪控制;以速度跟踪误差及其微分信号为输入来控制油门的偏转,实现对速度的跟踪控制.在此基础上,进一步利用遗传算法对模糊神经网络控制器进行了优化设计,并给出了遗传算法各个参数的选取原则.仿真结果也验证了所设计的控制系统具有良好的性能.     

设计应用：基于586-Engine的无人机飞行控制器设计

在无人机飞行控制系统中,飞行控制器是其核心部件,它负责飞行控制系统信号的采集、控制律的解算、飞机的姿态和速度,以及与地面设备的通讯等工作。随着无人机越来越广泛的应用,它所完成的任务也越来越复杂,对无人机的机动性要求也越来越高,这就要求无人机的控制核心向高集成度和小型化方向发展。     

自动空中加油杆LQR控制器设计

针对硬式空中加油过程中加油杆在外界干扰下可能存在不稳定的问题,本文提出了一种线性二次型最优控制方法。首先建立加油杆的数学模型,推算出其状态空间方程,然后设计相应的控制律并搭建simulink仿真模块。仿真结果表明,加入线性二次型最优控制的反馈单元后,飞机的俯仰角和滚转角很快收敛为0,系统响应稳定。     

基于JSBSim的可视化飞行仿真系统

为了模拟一个具有高真实感飞行动力学模型,并且扩展后可以与联合作战仿真系统中其它武器装备进行交互的飞行器,本文使用Unity开发了一套基于JSBSim飞行动力学模型的可视化飞行仿真系统.该仿真系统先对输入设备的输入数据进行解析,然后利用JSBSim飞行动力学模型进行计算,最后根据计算结果对飞机的姿态、位置和速度等信息进行...     

Aircraft attitude estimation from horizon video

Measurement of aircraft attitude is a necessary step for autonomous control of aircraft. Autonomous aircraft are useful for a range of military and civilian purposes. A method of very low computational complexity is presented that allows the pitch and roll angles of an aircraft to be measured onboard an unmanned aircraft from real-time video of the horizon. This method can be used for maintaining level flight, and provides a degree of automatic terrain avoidance.     

四旋翼飞行器建模与PID控制器设计

为了实现对四旋翼飞行器的稳定飞行控制,对四旋翼飞行器建立了动力学数学模型,并采用准LPV法将非线性模型线性化,在建立的动力学模型基础上,对飞行器垂直速率、俯仰速率、横滚速率、偏航速率四个独立通道上分别设计了PID控制器.并通过Matlab/Simulink软件进行控制系统仿真,并对仿真结果进行分析,仿真结果验证了PID算法的有效性.     

基于四元数的姿态变换关系在SAR运动补偿中的应用

SAR运动补偿技术是SAR系统获得高质量图像的关键。当雷达载体发生横滚角、俯仰角和偏航角运动时,天线平台需要得到实时的姿态角以稳定天线的指向,而捷联惯导系统能满足这一要求。捷联矩阵的实时修正是捷联系统姿态解算的主要任务,考虑到系统实时性和稳定性的要求,用一种新的方法推导了四元数与姿态角的变换关系,并根据此关系分析了载机角运动误差对SAR成像的影响。基于四元数的方法能减少SAR运动补偿中复杂的三角函数运算,提高了运算效率,增强了系统的实时性。     

机载导航系统在海上飞行中的应用

机载导航系统对海上飞行作用十分重大,系统向飞行员提供了大量的领航数据,其数据实时改变,如果按照其数据飞行,就意为着飞机的航向要跟着不断地变化,频繁地改变航向并不有利于飞行。所以,飞行员要充分利用机载导航系统的数据,根据领航原理人工引领飞机航行,这样,既能充分发挥机载导航系统数据多、自动测量的优势,又能充分发挥人的作用,完好地完成领航任务。飞机在海上飞行时,地标少,可以利用机载导航系统的数据,实施检查航迹、修正航迹、控制飞机转弯、空域飞行、从海上归航等飞行任务。     

基于四旋翼的空气质量监测系统设计与实现

针对现有空气质量监测手段不能够实现全方位、高机动、立体化监测的缺点,提出一种基于四旋翼飞行器的空气质量监测方法,设计了基于ARM的飞控及数据监测系统、基于FPGA的信号切换系统和基于Lab VIEW的地面数据监测软件。系统将空气数据监测与飞行控制有机结合在一起,设定飞行器目标点高度和位置,能够使飞行器自动飞行至目标点,实时显示当前位置空气质量数据,在实际测试中本系统能够有效完成设定任务。     

Measurements of Interference Levels in the UHF Band from Aircraft Altitudes

To help fill the need for environmental data essential to the design of reliable space-communications systems, a swept super-heterodyne radio-frequency interference receiver was developed for flight on the Lincoln Laboratory LES-5 and LES-6 experimental- communication satellites. The LES-6 receiver was adapted for use on an Air Force KC-135 aircraft. The receiver was designed to measure average power and peak power in the bands from 233 to 258 MHz and from 290 to 315 MHz. The aircraft was flown on a world-wide data collection mission during February and March 1967. The data were collected from an altitude of 30 000 feet. A compilation of the data collected on this flight is presented in graphical form.     

民机自动飞行控制虚拟仿真实验设计与实现

围绕现代民航机务维修工程行业人才培养的需求,突出学科优势与专业特色,设计开发了民机自动飞行控制虚拟仿真实验。针对民机运行中典型的姿态、轨迹自动控制过程开展虚拟仿真实验,再现飞行真实场景,还原自动控制中姿态变化、飞行轨迹、运动参数、舵面偏转的动态过程,探究控制参数对自动控制性能的影响规律,实现抽象概念形象化、理论问题工程化、动态过程立体化、变化规律明晰化,有效解决民机自动飞行控制可视化实验难以开展、成本高昂的局限性,为电子信息工程专业的虚实结合教学实践体系提供了重要支撑和补充完善。     

展向变形飞行器机翼扭转时的鲁棒飞行控制与分析

为了研究机翼扭转变形对飞行器纵向飞行性能的影响,本文采用小扰动线性化方法建立展向扭转变形飞行器的变参数模型,运用鲁棒最优方法设计机翼扭转变形时的纵向飞行控制律,并用S函数编写展向变形飞行器模型,最后采用SIMULINK对设计的控制律进行仿真分析。仿真结果显示,设计的鲁棒最优控制律能够对变形飞行器进行飞行控制,并且机翼完全扭转能够辅助飞行器下降,机翼不完全扭转能够辅助飞行器爬升。