无动力滑翔弹在风干扰下的控制与仿真研究

风场是无动力滑翔弹飞行过程中的一项重要干扰因素。针对滑翔导弹的气动力模型和其在不同飞行时段的运动特点,建立了航弹的姿态控制模型和制导律模型。并在一定的初始投抛条件下,利用C＋＋与Matlab飞行仿真软件混合仿真,对航弹的飞行参数进行了大量的计算和相应的6-D飞行轨迹仿真。提出了无动力飞行器的姿态控制方法和计算机软件实现仿真的技术途径。仿真结果表明风干扰是影响无动力滑翔弹控制系统稳定性和精度的重要因素。对于具有滑翔段的飞行器在实际设计中很有参考价值和工程实用价值。     

制导航空炸弹的大系统仿真研究

通过建立制导航空炸弹的全系统模型,对弹的总体性能（包括飞行轨迹、可攻击区及对随机干扰的敏感性）进行飞行数值仿真研究。该系统模型包括：考虑各种随机干扰（如风场和气动特性系数误差等）条件下的六自由度数学模型、控制系统等模型。最后得出结论：制导航空炸弹的滑翔距离和可攻击区的范围随升阻比的增大而呈非线性增大,其滑翔距离沿随机风场方向的变化而明显变大或减少,其可攻击区形状沿随机风场的方向而扩展或收缩或飘移等。     

滑翔式水下航行器的运动建模与分析

滑翔式水下航行器是一种基于滑翔原理的无外挂推进系统、仅依靠内置执行机构调整重心位置和净浮力来控制其自身运动状态的新型水下自治机器人。它在净浮力的作用下,利用水平翼在有攻角情况下产生的前进动力,在设定的深度范围内进行锯齿形前进。对滑翔式水下航行器进行运动机理分析,建立滑翔式水下航行器运动数学模型,并对滑翔式水下航行器定常运动状态下的运动参数与可控变量的关系进行仿真,利用MATLAB/SIMULINK建立滑翔式水下航行器模型对其运动进行仿真。     

基于DM368的嵌入式数据记录仪的设计与实现

针对导弹弹上空间有限、对载体的重量和功耗有着严格限制等要求,研制了一种具有高可靠性、低功耗、小型化的弹载数据记录仪。本系统主要实现对导弹飞行过程中的场景视频信息进行H.264格式硬件压缩存储以及对飞行姿态等数据进行实时记录并存储至高速大容量SD卡,极大地方便了飞行试验后数据的读出和处理。     

滑翔弹一体化实时半实物仿真平台设计

针对滑翔弹飞行控制系统半实物仿真平台研制中的两个关键问题——仿真实时性与一体化建模,建立了一套基于Windows操作系统的半实物仿真平台,开展了在较低成本的工业控制计算机上实现高效、实时的飞控系统半实物仿真研究。文中采取了Real Time Extension(RTX)插件扩展系统实时性的方案,既满足了仿真平台1ms精确定时的要求,又大幅降低仿真平台的成本;结合Simulink软件高效、安全的基于模型设计的解决方案,建立了扩展实时Windows系统下自动生成代码与手工代码混合编程的方法,重点解决了一体化建模方案在实时平台中的集成问题,并进行了仿真平台实时性能测试。最后完成了发射高度为海拔4800 m.初始速度为202 m/s以及不同误差组合条件下的滑翔弹半实物仿真试验,整个飞行过程中侧滑角都稳定在-3度与3度之间,满足飞控系统稳定裕度要求。     

基于能量管理的飞翼飞行器迫降轨迹设计

针对飞翼类飞行器迫降轨迹设计问题,建立力学运动模型对无动力滑翔过程进行分析,采用满足始末端约束和飞行器性能约束的Dubins轨迹进行轨迹搜索,并提出根据迫降初始能量状态采用广义Dubins类型航线规划低能迫降轨迹和高能迫降轨迹。通过批量仿真验证了迫降飞行阶段分段管理和能量实时评估实现迫降轨迹设计的方法使飞行器精确回收到迫降点的同时兼具适应环境干扰的鲁棒性,对实际工程应用具有重要意义。     

无人机低空滑翔抗攻击突防控制律优化设计

为了提高无人机的低空滑翔抗攻击突防和控制能力,提出一种基于快速模型预测的无人机低空滑翔抗攻击突防控制技术。采用融合传感识别技术进行无人机的姿态和位置参数信息采集,分析无人机的低空滑翔控制的物理环境参数模型,构建无人机飞行轨迹地图模型,使用标准卡尔曼滤波器进行无人机低空滑翔抗攻击突防控制信息的融合处理,根据信息融合结果进行控制指令设计。采用动态基元轨迹跟踪方法,得到无人机低空突防控制的滑模面,在有限Morrey空间内采用串联弹性驱动控制方法求得在控制约束参量分布模型的最优解。根据无人机低空突防段的初始位姿参数进行快速模型预测和飞行轨迹跟踪,实现低空滑翔抗攻击突防控制。仿真结果表明,采用该方法进行无人机低空滑翔抗攻击突防控制的精度较高,无人机的姿态参数的自适应调节性能较好。     

临近空间高超声速滑翔机动GNC技术

临近空间飞行器利用临近空间独特的环境特点,采用升力体构型,基于助推滑翔式弹道,实现高超声速滑翔扣机动,极具发展潜力.介绍临近空间高超声速飞行器的发展历程,根据其飞行特点深入分析临近空间高超声速滑翔机动飞行所需的高精度GNC技术,并对其发展前景进行展望.     

水下滑翔机器人运动调节机构设计与运动性能分析

描述了水下滑翔机器人3个运动调节机构的设计，即浮力调节机构、俯仰调节机构和横滚调节机构，分析了运动调节机构与运动之间的关系．提出了采用CFX水动力计算软件分析水下滑翔机器人运动性能的方法．根据CFX计算结果，用最小二乘法参数辨识方法辨识出定常滑翔运动的水动力参数．简化了空间螺旋回转运动过程，通过CFX水动力计算方法进行回转特性分析，估算回转半径．     

多约束下助推滑翔弹道发射角优化研究

临近空间飞行器利用临近空间独特的环境特点,采用助推滑翔式弹道实现高超声速滑翔和机动,极具发展潜力,但同时对助推段与滑翔段交班条件、恶劣环境下的精确末制导等方面提出了极为苛刻的要求,因此助推段飞行程序的设计对全弹道而言至关重要。针对临近空间飞行器基于助推滑翔式弹道打击不同距离目标的要求,在满足多约束条件下,采用复合形法对弹道的发射角进行优化,优化后的发射角可以有效降低后续滑翔、再入段的设计难度,为弹道设计提供较大的设计裕度。仿真结果显示,该方法有效且对初始控制参量取值要求不严格,具有较强的适应性。     

无人直升机控制系统探索

无人直升机飞行距离远,隐蔽性好,起飞着陆场地小,可方便地起降,又可在空中作悬停飞行,因此在军事和民用方面有着广泛的用途。控制系统是无人机的核心,先进飞机的控制技术是实现自主控制的最主要的支撑技术之一。本文对无人直升机的控制系统的构成及工作过程进行了概括介绍,对无人机控制系统整体设计思路进行了探索。     

基于MPC的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统

目前研究的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统跟踪过程不稳定,导致跟踪结果不准确;为此基于MPC设计了一种新的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统.通过空中飞行控制器、地面控制器和人工干预器实现了无人机航线的跟踪控制;空中飞行控制器包括GPS导航定位模块、姿态评估模块(MTI)、飞行控制系统计算机,显示模块等;地面控制器探测周围飞行环境,规避障碍物、规划安全航线,传输至空中自主飞行控制系统,包括无线通讯的数据连接电路和地面终端控制模块;人工干预模块能对飞行过程中发生的意外情况进行人工干预以避免突发情况造成危险;以VS2010为开发环境,利用C++软件设计软件流程;利用MPC多变量控制策略,以最优动态轨迹为控制目标,获取无人机的实时飞行状况,设定航线规划流程,实行航线动态规划;实验结果表明,所设计的无人机航迹跟踪控制系统稳定性较好,跟踪控制结果与预期的跟踪控制曲线重合度更高,平均误差控制在1 cm以内.     

电传飞控系统地面试验评价技术研究

地面试验评价是提高地面试验效能的有效措施,国内在电传飞控系统地面试验中未见应用。通过研究基于试验内容、试验方法、试验过程、试验数据处理等维度的电传飞控系统地面试验评价指标体系,建立了地面试验知识模型库,开展了密切值评价法、相关性矩阵法、专家打分法在电传飞控系统地面试验评价应用中的技术研究,给出了每种方法的计算公式和应用实例,总结了3种方法在实际应用中的选用原则。通过电传飞控系统地面试验评价技术的应用,可以提前发现试验方案的缺项,尽早开展优化工作,降低试验风险,提高试验效能。     

无人机滑降着陆控制系统设计

针对滑跑型无人机回收阶段对下滑角跟踪以及触地时姿态角的高要求,设计了一种无人机滑降着陆控制方式。首先,给出了滑降控制系统结构图,在此基础上分别进行了滑降横侧向控制器和滑降纵向控制器的设计,具体进行了直线航迹和圆航迹的控制方法以及下滑段的高度控制量算法的分析。然后,进行了滑降着陆控制模式设计,将滑降过程分解为降高、平飞、下滑以及拉平四个阶段分别进行设计,并在拉平阶段给出了俯偏航距仰角控制量与离地高度的关键技术公式。仿真结果表明,该无人机滑降着陆控制系统平飞段偏航距小于5m,接地时偏航距约为0m;平飞段高度跟踪误差为0m,下滑段高度跟踪误差2m;落地姿态角为0.4度。具有高度控制误差小、偏航距离短、落地姿态角安全性高的优点,能满足滑跑无人机对滑降阶段的控制要求。     

一种航天器推进剂补加飞控模拟器设计

推进剂补加飞控模拟器是飞控中心用来验证推进补加程序和地面测控方案、训练操作人员的模拟仿真系统,为系统演练构造一个尽量逼真的任务环境;提出了一种用于推进剂在轨补加任务准备的飞控模拟器设计,详细介绍了系统结构和原理, 给出了系统信息流向、软件设计,最后对主要技术难点及解决措施进行了说明,该模拟器具有真实性高、通用性高及灵活性高的特点,可以实现对推进剂在轨补加过程的动态模拟,在我国首次推进剂补加任务准备中得到了充分的应用和验证,取得了较好的效果。     

Impulse Control for Planar Spring-Mass Running

In this paper, we present a novel control strategy for running which is robust to disturbances, and makes excellent use of passive dynamics for energy economy. Our strategy combines two ideas: an existing flight phase policy, and a novel stance phase impulse control policy. The state-of-the-art flight phase policy commands a leg angle trajectory that results in a consistent horizontal center-of-mass velocity from hop to hop when running over uneven terrain, thus maintaining a steady gait and avoiding falls. Our novel stance phase control policy rejects ground disturbances by matching the actuated model’s toe impulse profile to that of a passive spring-mass system hopping on flat rigid ground. This combined strategy is self-stable for changes in ground impedance or ground height, and thus does not require a ground model. Our strategy is promising for robotics applications, because there is a clear distinction between the passive dynamic behavior of the model and the active controller, it does not require sensing of the environment, and it is based on a sound theoretical background that is compatible with existing high-level controllers for ideal spring-mass models.     

多旋翼无人机地面控制站软件系统设计与开发

针对多旋翼无人机自主飞行实时监控需求,开发了一套完整的多旋翼无人机地面控制站软件系统;根据多旋翼无人机地面控制站软件总体设计分析,基于功能模块化思想,分别设计并实现了飞行监控、飞行任务管理、二维与三维结合的导航电子地图以及数据库技术等功能,为无人机的实时监控提供了有力保障;地面控制站软件系统的三个用户主界面简约美观,能够实时切换,便于地面操作员对无人机的飞行监管;最后,通过某型多旋翼无人机的飞行作业,对地面控制站软件系统进行了全方位测试;实验测试有效地证实了该地面控制站软件系统具有完善的监控功能,操作简便,完全满足无人机地面控制站需求,已经作为标配软件提供给用户使用。