一种基于STM32的航模直升机飞控系统设计

介绍了一种以STM32微控制器为核心,基于多传感器检测和自适应PID算法的航模直升机飞行控制系统的设计方案。在分析了航模直升机的操作系统结构的基础上,建立了航模直升机在悬停和低速飞行时的动力学模型。并在该动力学模型的基础上设计了姿态控制、航向控制。最后通过对仿真数据和试飞数据的对比分析,表明系统设计的正确性和可行性。     

基于FlightGear的直升机可视化飞行仿真系统设计

飞行仿真是直升机控制系统研究中必不可少的一个环节.在VC6.0平台下建立了直升机非线性六自由度动力学模型,飞行控制律和飞行指令遥控台,使用串口使三者进行数据传输;同时借助FlightGear模拟器外部数据的输入/输出接口,将飞行仿真数据通过UDP网络传输,驱动FlightGear可视化引擎,实现飞行仿真中天气条件、飞行姿态和地理环境的三维可视化显示.飞行指令遥控台、飞行控制律、直升机动力学模型及视觉仿真软件这四者构成了一个完整的可视化仿真系统,实现对直升机的总体结构和飞行情况直观形象的显示,从飞机的姿态、位置、轨迹变化中发现存在的问题,对控制策略的设计验证和改善提供一定的帮助.     

微小型无人驾驶直升机建模与仿真分析

首先建立了微小型无人直升机较完整的动力学模型,然后利用参考文献提出的无人驾驶直升机自适应控制器,借助RealFlight模拟飞行软件对动力学模型和自适应控制算法进行了仿真。仿真结果表明,本文所建立的动力学模型与实际直升机的特性基本相符;自适应控制算法较好地控制了无人直升机的运动状态,表明该控制算法完全可以满足无人直升机控制的需要。     

旋翼型无人直升机非线性飞行动力学模型与实验研究北大核心CSCD

以转旋型无人直升机为研究对象,文中对其飞行动力学进行了数学建模,针对主尾桨、旋翼、机身、垂尾以及平尾创建气动力学模型,根据各部件力矩及气动力,通过微分方程模拟运算机体运动姿态,实现对旋翼型无人直升机非线性飞行动力学模型的创建。把飞行控制系统、遥控遥测软件、后台模型解算、前台仿真控制台集成为一个完整的闭环系统,降低仿真系统复杂性,提高仿真有效性。在进行旋翼型无人直升机起飞、航路飞行、着陆仿真试验时,旋翼型无人直升机在飞行过程中侧偏较小,实际飞行航线基本覆盖给定航路。这表明该文对旋翼型无人直升机非线性动力模型具有较高的置信度,这对控制律设计、仿真验证比较适合,仿真系统实时性达到预期效果。     

微小型无人直升机动力学建模与仿真

无人直升机动力学建模一直是国内外无人直升机系统研究的重点和难点,对微小型无人直升机动力学建模方法进行了描述。在进行动力学建模时,力求在保持无人直升机动力学特性的基础上采用最小复杂度的模型,并采用simulink工具简化模型开发过程。最后给出了相应的仿真算例,计算结果表明,通过该方法建立的动力学模型可以很方便的用于飞控系统设计。     

基于知识图谱的直升机飞行指挥模型研究

针对当前直升机飞行指挥效率低下、数据关系复杂和智能化层次低等问题,提出了基于知识图谱的直升机飞行指挥模型研究方法。使用知识图谱生成和展现等技术,对直升机飞行指挥专业领域的知识资源进行了深入分析与整合。将有价值的数据资源提炼成知识图谱,以图形化方式向用户展示经过分类整理的结构化知识,支持知识检索、知识可视化和知识推荐等应用服务。应用结果表明,该技术模型能够使指挥员、参谋直观准确定位和深度获取专业知识,增强了系统思维能力,能够促进直升机飞行指挥信息系统的革新。     

小型无人直升机控制及稳定性分析

本文介绍了线性和非线性控制法则两种控制律设计方法在小型直升机上的应用,采用双时域衡量分析方法来分析直升机系统动力学特性。紧子系统和慢子系统分别用于分析直升机转动和平动动力学特性,紧子系统的稳定性是由李亚普诺夫方程保证,同时采用反馈线性化方法稳定控制内回路。此外,在给出线性控制律缺点的同时给出了改进后的非线性控制律,该控制律可以在无人直升机执行大角度、快速度飞行运动科目时更稳定可靠的控制直升机。     

无人直升机大屏幕多通道视景飞行仿真技术

为了更好地演示无人直升机飞行控制的仿真效果,开发了无人直升机飞行控制多通道视景仿真平台,该平台使用3个通道在弧形大屏幕上演示仿真效果。软件部分使用Visual C++6.0编程,利用Creator软件建立无人直升机三维模型和飞行场景,采用Vega软件实现动画显示效果。硬件部分由3台计算机、3台投影仪和2个控制杆组成,实现多通道视景仿真数据的传输及同步,以及三通道视锥配置,并实现三通道渲染场景的无缝拼接。通过无人直升机在此平台上的飞行仿真证明,该多通道视景仿真系统比传统视景系统的显示效果更为突出。     

非中心平滑算法及其在无人直升机 遥测数据处理中的应用

在一般多项式拟合移动平滑滤波的基础上,推导出位置多项式滤波非中心平滑的数学公式,建立并实现了位置多项式滤波的非中心平滑算法,结果表明滤波方差比得到了降低.本算法已应用于某型无人直升机遥测数据的处理中,实践证明,该方法有效地滤出了遥测数据中的随机误差,为分析无人直升机的飞行性能和进行可靠地监控奠定了基础.     

无人直升机串级LADRC控制器设计及其视景仿真实现

针对无人直升机控制器严重非线性、强耦合的控制问题,该文基于亚拓600系列无人直升机动力学模型,设计一种改进的二阶线性自抗扰控制器。先将跟踪微分器添加到线性扩张状态观测器中,并估计影响输出结果的干扰;其次改进控制器结构与反馈补偿系数,同时针对传统仿真系统难以适应飞行控制器仿真需要的问题,完成对包括飞行控制器、视景平台的升级改进,并针对飞行控制器和视景仿真平台之间的通信交互机制进行了详细设计,使之完全等效于实际飞行场景。仿真结果表明,该系统飞行控制模块能够快速响应所输入的指令,并能够按设定的角度位置进行飞行,三维视景中直观显示所设计的控制器对于无人直升机的姿态位置有较好的控制效果。     

基于VxWorks与RTW Embedded Coder的无人直升机机载飞控软件系统开发

开发高性能可靠的飞控软件是无人直升机控制系统研制的重要核心。结合控制律软件的设计,本文提出一种基于VxWorks嵌入式操作系统和RTW环境的飞控软件开发方案,构建了机载飞控软件总体架构。采用VxWorks多任务调度机制进行任务管理满足飞行控制的实时性要求,应用有限状态机实现无人直升机的行为控制,最后搭建了基于Simulink/RTW Embedded Coder开发测试平台框架并验证了该方案的有效性和可靠性。     

Design and implementation of a robust and nonlinear flight control system for an unmanned helicopter

In this work, we focus on the design and implementation of a robust flight control system for an unmanned helicopter. A comprehensive nonlinear model for an unmanned helicopter system, which is built by our research team at the National University of Singapore, is first presented. A three-layer control architecture is then adopted to construct an automatic flight control system for the aircraft, which includes (1) an inner-loop controller designed using the H_∞ control technique to internally stabilize the aircraft and at the same time yield good robustness properties with respect to external disturbances, (2) a nonlinear outer-loop controller to effectively control the helicopter position and yaw angle in the overall flight envelope, and lastly, (3) a flight-scheduling layer for coordinating flight missions. Design specifications for military rotorcraft set for the US army aviation are utilized throughout the whole process to guarantee a top level performance. The result of actual flight tests shows our design is very successful. The unmanned helicopter system is capable of achieving the desired performance in accordance with the military standard under examination.     

基于USB的波分复用光传飞行控制系统的开发

针对飞行控制系统的特点,开发了一套基于USB的多路数字信号进行波分复用的光纤传输系统,以提高光传系统的传输速率.着重构建了光发射器、光接收器及光波分复用器的物理系统.在直升机显模型跟踪电传飞行控制系统(MFCS)的基础上,开发了直升机贴地飞行波分复用光传系统实时半物理仿真验证平台.通过光传与电传性能对比,验证了所开发系统的可行性,具有工程实用意义.     

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。     

Design and implementation of a hardware-in-the-loop simulation system for small-scale UAV helicopters

We present in the paper the design of a hardware-in-the-loop simulation framework and its actual implementation on our custom constructed unmanned-aerial-vehicle (UAV) helicopter systems. Real-time hardware-in-the-loop simulation is one of the most effective methods for the verification of the overall control performance and safety of the UAVs before conducting actual flight tests. In our proposed framework, four modules, which include onboard hardware, flight control, ground station and software, are integrated together to realize the hardware-in-the-loop simulation. This design is successfully utilized for simulating several flight tests including basic flight motions, full-envelope flight and multiple UAV formation flight. Results obtained show that the constructed hardware-in-the-loop simulation system is highly effective and useful.     

基于神经网络的舰载无人直升机着舰控制研究

介绍了基于神经网络的无人直升机轨迹跟踪控制系统的设计方法。针对无人直升机着舰回收的特殊要求,设计了直升机着舰轨迹,采用动态逆方法设计了直升机自动着舰控制系统,通过自适应神经网络,对动态逆误差进行了补偿,利用Matlab仿真工具箱,对无人直升机自主着舰的全过程进行仿真验证,仿真结果显示,系统符合设计要求。     

小型无人机飞控计算机设计

为了解决小型无人机对飞控计算机小型化和高精度要求的问题,设计以DSP为核心的主控模块,采用大规模逻辑器件CPLD进行地址译码,完成逻辑处理及隔离、驱动功能,配合接口芯片28C94和AD／DA转换芯片设计接口模块、数据采集模块及舵机驱动模块。基于模块化设计的机载飞控计算机具有体积小,功耗低,精度高的特点。系统集成试验和共计15h的验证飞行试验表明,该计算机处理数据的实时性满足5ms数据采集、20ms控制律解算的要求,其输出精度满足控制系统舵机驱动0．01V的要求,总体性能满足验证无人机系统的要求。     

Fuzzy Multi-model Switching H-Infinity Control for Helicopters in a Full Envelope

This paper presents a fuzzy multi-model switching H-infinity control law for a helicopter in a full envelope. The space of the nonlinear model for a helicopter is partitioned to some sub-spaces of the multiple linearized models using the fuzzy set theory. We use the genetic algorithm to design a local H-infinity controller for each linearized model of the helicopter at the different equilibrium point. The fuzzy logic strategy can handle smoothly the controller switching of the linearized models of the helicopter. The flight controller for the helicopter is synthesized using the proposed control law design technique. The simulation and performance evaluation show that the designed helicopter flight control can guarantee the smooth switching of control laws of the helicopter.