高速无人飞行器伞吊点隔框拓扑优化设计

对于伞降回收高速无人飞行器而言,伞吊点隔框结构轻量化设计尤为重要。针对某型高速伞降回收无人飞行器采用ANSYS Workbench模块,并以拓扑优化变密度法为理论基础,对前伞吊点隔框进行轻量化设计;基于优化结果及实际应用需求,进行二次优化设计;通过静力实验对优化后结构承载能力进行验证。结果表明：在同载荷边界条件下,可实现某型号无人机前伞吊点隔框减质量42%,且满足实际使用要求,为高速伞降回收无人机关键承力结构的优化设计提供了思路。     

旋转牵引式降落伞弹射系统动力学仿真与分析

为了缩短降落伞开伞时间，对无人机降落伞弹射系统进行了研究。通过高速旋转方式，采用牵引球将降落伞伞口牵引开，增大伞口初始面积，加速气流进入伞内。使用Solidworks进行三维建模后，导入Adams进行运动学仿真，对仿真结果进行分析。结果发现，牵引球在弹射出仓后做斜抛运动，在4个方位散开，其运动方式和运动轨迹符合设想。结果表明：增大电机转速可以增大牵引球在水平方向的速度和位移，增大弹簧刚性系数可以增大牵引球在竖直方向上的速度和位移；理想状态下，最佳电机转速为2 000°/s，弹簧刚度系数为80 N/m；与以往系统相比，该无人机回收伞降系统开伞时间仅为1.403 3 s，开伞用时至少缩短了0.5 s。     

某无人机用涡喷发动机安装节设计分析

运用CATIA建立安装节的三维模型,基于ANSYS软件进行有限元分析。依据某无人机用涡喷发动机安装节在无人机发射、开伞和着陆三种工况下的受力情况,对该安装节在这三种工况下进行了强度分析。通过飞行验证结果显示,该安装节强度设计满足使用要求。这种基于ANSYS的发动机安装节强度计算的方法可以为其它相似结构的计算提供借鉴的方法。     

某型无人机腹鳍连接结构设计与分析

针对气动控制面在机身下侧布局的某型无人机设计了一种脱落式结构.结合理论计算和试验确定了该结构的锲形面夹角、预紧力等关键设计参数,并对其结构进行了有限元分析验证.分析结果证明,在预定工况下各结构件应力和安全系数满足设计要求.对采用该结构的某型无人机在外场进行了多个架次的飞行测试,其飞行结果表明,该结构满足使用要求.     

小型探空火箭防烧蚀开伞系统的设计与试验

针对小型探空火箭的开伞系统中伞绳的防烧蚀问题,提出了一种防烧蚀开伞系统机械结构方案,并对该方案进行了ANSYS有限元分析,以从理论上验证其可行性,并制作出了实物原型。经测试,新型防烧蚀开伞系统运行可靠,达到设计需求。     

某型高速无人机舵控系统的设计

为解决高速无人机舵机控制系统体积小、反应快、噪声低等技术需求,结合某型高速无人机系统,设计了一种以模拟电路的方式实现舵电机系统PID调节的伺服控制系统,并在电路中采用一种有差比例控制的方式,实现了系统频率响应要求.对该系统进行了控制过程曲线分析及实际飞行测试,其结果表明:舵控系统满足了设计需求,达到了高速无人机系统快速...     

基于FTA的无人机机轮刹车系统安全性分析

借助故障树分析方法(FTA),对某无人机的机轮刹车系统进行安全性分析。基于某无人机的机轮刹车系统的原理图,建立了该机轮刹车系统对应故障树模型,且对该故障树模型进行了定性分析和定量分析,最终来验证该无人机的机轮刹车系统安全性是否满足设计要求。     

水下微型潜器的驱动系统设计

随着时代进步,水下无人机正逐步向小型化方向发展,但现有水下无人机驱动系统已无法满足水下无人机高灵活性要求。基于此,介绍了一种新的水下无人机驱动系统,并提出了具体水下控制无人机的方法;同时,进行了水下潜水器螺旋桨受力计算与仿真,证明了该设计具有较高可行性。     

无人机用无刷直流电机矢量控制系统设计

为了消除无刷直流电机的脉动转矩、振动和噪声大等缺点,使其满足无人机系统的需求,设计了一种基于滑模观测器的无刷直流电机矢量控制系统。该系统在使用双闭环矢量控制的情况下,加入了基于滑模观测器的无位置传感器,最后和无人机自驾仪进行连接。通过在无人机上的实际应用,该控制系统消除了无刷直流电机的脉动转矩,所设计的无位置传感器估计误差小、启动速度快、抖动小,适用于多种起飞方式。此外,其恒速运行平稳,加减速过渡平滑,可以满足无人机的高机动飞行要求,适合在无人机上使用。     

石化管道巡检的多旋翼无人机云台的设计

针对石化管道巡检无人机所搭载的云台在强度刚度、结构稳定性等方面要求高的问题,设计了一种以多旋翼无人机为平台的三轴云台。根据工况要求设计了无人机的机体,同时对云台的结构组成、结构设计、材料选择、所受载荷等方面进行分析,运用UG NX软件的高级仿真模块建立了云台的有限元模型,解算该模型,分析静力学应力应变及动力学四阶模态振型。为验证设计,制作了云台样机,并挂载在无人机上进行测试。结果表明:该云台在强度刚度、减振性能上满足系统稳定性要求,设计合理可行。     

基于DSP微处理器的无人机飞控系统设计

根据某固定翼飞机的飞行特性,完成姿态回路和导航回路的飞行控制器设计。接着,以DSP28335微处理器为核心,设计出该无人机的飞控系统及地面监测与指令传送系统。最后,对所设计的控制器进行仿真实验,实验结果表明,该飞控系统性能良好,符合设计要求。     

直线型倾转多旋翼植保无人机建模与控制

针对直线型倾转多旋翼植保无人机模型耦合复杂、作业时易受施药执行器干扰等问题,提出了一种模型补偿-线性自抗扰控制算法。首先建立无人机运动学和动力学模型,并分析作业时离心喷头产生的力矩作用影响;然后将作业模型中的固定部分作为已知扰动,引入模型补偿-扩张状态观测器估计内外未知总扰动并动态补偿控制系统,完成位姿控制器设计。仿真结果表明,所提出的算法在作业场景下偏航角度误差小于0.2°,恢复时间小于0.55 s,相比于PID算法和线性自抗扰算法最大角度偏差分别降低3.4°和0.9°,恢复时间减少3.1和0.99 s,具有较强的鲁棒性。飞行实验表明,该无人机可以很好地跟踪植保作业轨迹,最大位置稳态误差小于15 cm,满足植保作业需求。     

神经网络PID的无人动力伞偏航控制研究

对于具有非线性、时变和强耦合特性的动力伞系统,采用常规控制方法难以获得满意的控制效果,而采用神经网络与传统PID相结合作为控制器,使得所设计控制器能够针对非线性、时变的气动特性自适应地调整控制参数,实现对PID控制器参数的寻优整定,简化了设计过程。利用Matlab软件对系统进行仿真,给出了相应的仿真结果。     

一种新型无人机配电控制器设计

无人机配电控制器的主要作用是依据设备的用电要求,对电源系统产生的电能进行合理分配和控制,是无人机配电系统的核心设备。该文发明了一种无人机电气系统配电新结构,集成主汇流条、应急汇流条,实现关键用电设备的双余度配电、飞控计算机的不间断供电,简化了机载配电网络,提高了供电可靠性,采用电磁继电器与固态继电器混合配电方式。平台设备采用电磁继电器常闭触点配电,提高了设备供电可靠性,火工品和任务设备采用固态继电器配电,解决了电磁继电器触点烧蚀粘接的问题,保障无人机回收安全。     

基于DSP飞控系统的设计和实现

在军事上以及民航中,无人机已经发挥着重要的作用.随着无人机越来越广泛的应用,其性能指标和设计方法也在不断地提高.针对某型号的飞机模型,提出以DSPTMS320LF2407为处理核心并设计出飞控计算机.并以此构建了飞控系统,分别详细地对纵向、横侧向通道的控制率和算法进行设计和仿真;并实现了自主飞行,验证了以DSP设计的无人机的控制系统以及实现航路规划和管理的可行性,从而为进一步设计出高性能、高可靠性、满足更为复杂的飞行任务的无人机奠定了理论基础和硬件实现条件.     

基于关系图的无人机影像三维重建

针对增量式运动恢复结构算法在无人机影像三维重建中运行效率低的问题,提出了一种基于关系图的无人机影像批处理重建方法。利用无人机低精度的位置姿态测量系统数据概略估算影像间的重叠关系,在关联影像之间进行尺度不变特征变换匹配,使用随机抽取一致性算法和三视图约束进一步剔除弱关联的影像连接关系,再通过深度优先搜索得到最终参加重建的影像集连通分量,构建出强关联的稳健影像关系图。然后,根据影像相对位姿参数,由最小二乘法解算全局一致性旋转参数,利用三视几何约束和线性规划求解全局一致位置参数,最后进行一次光束法平差优化。实验结果表明:与经典的增量式重建Bundler算法相比,该方法运行速度至少提高了2.6倍,且生成的三维点数量增加了76.5%,更真实地恢复出场景的几何形态。该算法在改善重建效果的同时提高了处理效率,能够满足无人机快速响应应用的需求。     

基于改进扩展状态观测器的四旋翼无人机轨迹鲁棒跟踪控制

针对四旋翼无人机在轨迹跟踪过程中会受到内外部扰动、模型误差等不确定性因素的影响,本文提出了一种基于改进型扩展状态观测器的积分滑模控制方案。具体来讲,首先,将四旋翼无人机系统存在的模型误差以及内外部扰动等不确定性因素视作集总干扰,通过借鉴的改进扩展状态观测器对其进行观测;进而,在此基础上,进一步考虑四旋翼无人机系统控制的连续性,基于四旋翼无人机轨迹误差、速度误差、姿态角误差和姿态角速度误差设计积分滑模控制器,分析了系统的稳定性并分别进行了数值仿真和实机实验。结果表明,采用本文算法时,在数值仿真中,各状态跟踪误差不超过1%,跟踪精度最高;在实机实验中,位置跟踪误差总体上能控制在20%以下。因此,本文方法具备有效性和可行性。     

旋挖钻机主卷扬势能回收系统动态特性研究

由于旋挖钻机主卷扬结构具有较大的重力势能,因此为了减少发动机的燃油消耗量将采用二次元件泵和蓄能器引入到势能回收系统中,设计了一套主卷扬势能回收液压系统以及整套系统的逻辑门限能量控制策略并对其上升和下放作业过程的动力学性能进行了仿真研究,并评估了新系统的节油效果。仿真结果表明:平衡阀的节流孔径越小,出口压力波动越大;弹簧刚度对阀芯的动态性能影响较小,出口的压力发现三种弹簧刚度下均存在较大的波动。蓄能器能够起到回收势能和按需要释放的功能,势能回收效率超过了50%。相比于传统系统燃油经济性提高了35.4%,具有较好的节油能力。研究结果对旋挖钻机的节能减排具有非常重要的现实意义。     

综合定量反馈理论与特征结构配置的飞行控制系统优化设计

定量反馈理论(QFT)是一种新颖的频率域鲁棒控制技术,在N ichols图上开展分析与设计。针对大包线范围内系统模型变化大的特点,可采用QFT设计横航向控制器。由于QFT主要针对单输入单输出(SISO)系统进行分析,因此首先应采用特征结构配置(EA)理论将无人机的横航向模态进行近似解耦,将多输入多输出(M IMO)系统转化为SISO系统,再采用QFT进行控制系统设计。本文将两种控制方法结合起来,构成综合优化飞行控制方法,针对某型无人机包线范围内选取的18个状态点组成的控制对象模板进行控制设计,并进行非线性仿真。仿真结果表明设计的控制器使得无人机在全包线范围内具有较好的性能和鲁棒稳定性。     

某四旋翼无人飞行器的力学仿真分析

旋翼无人飞行器具有垂直起降／着陆、可悬停、机动性好及结构简单等多种优点,无论是在军事领域还是民用领域,都有非常广泛的应用价值。文中采用Abaqus建立了某四旋翼无人飞行器的力学仿真模型。基于所建立的力学仿真模型,分析了该无人飞行器在旋翼升力、风载荷和降落冲击等工况下结构的强度和刚度响应,得到了相应的变形和应力云图。计算结果表明,该旋翼飞行器的结构设计满足总体设计要求。