半实物飞行仿真教学平台的设计和开发

针对飞行控制系统等课程的实验教学要求,开发了一套便携式半实物飞行仿真控制实验平台.该平台把航模飞机、舵机、飞控板和操纵杆等实物接入仿真回路,使用C语言编写系统用户端软件和飞行控制软件.操纵杆产生的操纵指令可通过用户端软件传送给飞控板,飞控板生成控制信号给舵机,操纵舵面实时偏转,实现自动驾驶.将整个仿真回路与Flight...     

基于四旋翼飞行仿真器的控制系统研究

对于当前工程研究领域的多输入输出以及多变量的系统,以四旋翼飞行仿真器作为研究平台,在建立四旋翼飞行仿真器系统模型的基础上,对其姿态角速率设计内回路LQR(线性二次型)控制器,对其姿态角则设计外回路PID控制器,两个控制器共同组成双回路控制系统。然后通过Matlab/Simlink软件和实时工具箱RTW(Real-TimeWorkshop)进行实时控制,实验结果验证了该控制系统的控制性能指标良好。     

基于DSP28335的某型靶机系统设计

针对某大型军用无人靶机的实际需求,根据飞行控制相关原理,进行了该靶机的控制系统设计。描述了靶机飞控系统的硬件组成结构,基于DSPF28335处理器,详细分析设计了各组件与飞控计算机的信号输入输出方式。仿真实验表明,该靶机飞控系统控制策略有效,且各机载子系统与飞控计算机能够协调工作。     

基于定量反馈理论的双液压马达等同式同步控制器的设计研究

该文针对三轴飞行仿真转台中框同步驱动控制问题,提出了一种基于定量反馈理论(QFT)的等同式同步控制器设计方法.该方法以闭环功率谱辨识得到的转台中框两液压马达数值型系统模板为设计对象,应用QFT分别设计了两液压马达在[ -24°,-12°]和[12°,24°]工作点范围内的前向通道控制器,并通过在控制回路中加入前馈微分控制器补偿系统相位滞后.实验证明,此复合控制器设计方法保证了飞行仿真转台中框两液压马达各项性能指标要求.     

基于Rhapsody的飞控系统虚拟样机设计环境

为支持飞行控制系统虚拟样机设计,克服物理样机制造周期长、代价高、效率低的缺点,研究了飞行控制系统虚拟样机设计环境体系结构,集成Rhapsody,Matlab/Simulink,VC++,Doors和Oracle5个商业软件,设计了4层次结构的飞行控制系统虚拟样机设计环境,分别为元素模型设计层、虚拟部件设计层、虚拟样机集成层和调度管理层。另外,基于构建的设计环境设计了某微型飞行器的飞控系统虚拟样机,并对设计模型进行协同仿真验证。设计结果表明,该设计环境能够支持不同粒度的飞控系统虚拟样机设计,提高了飞控系统设计效率,支持各类飞行器控制系统虚拟样机的设计。     

电传飞控系统供电方案设计与分析

针对某直升机电传飞行控制系统,提出了一种能够给电传飞控系统提供可靠供电的供电网络,能实现多余度的供电和供电逻辑重构,有效防止了当系统正常运作时,由于部分电源突然故障并且剩余电源无法供给电传飞控系统,使供电系统过载工作,从而出现飞控系统下电的危险。实验室验证和可靠性计算表明,该方案可极大的提高电传飞控系统供电的可靠性,能够保证飞行安全。     

液压机多缸同步系统的建模与解耦控制

针对巨型液压机多缸驱动系统存在的高精度同步运行控制问题,分析作用在活动横梁上各种力矩的变化规律及相互影响,建立以活动横梁为中心的多变量耦合系统模型;并设计了一种基于极点配置的动态解耦控制器,使强耦合系统简化为两个简单的单回路系统,此法大大地简化了复杂控制器的设计,在各单回路加经典PID控制器,通过仿真和实验表明,该控制策略可以有效实现对多缸运动系统的同步控制.对复杂多回路耦合系统的控制具有重要的参考价值.     

DSP的飞控系统信号处理模块设计

依据飞行控制系统对实时性,可靠性和稳定性的要求,设计并实现了基于DSP的飞控信号处理模块。以TMS320F2407A芯片为主控制器,外围附加A／D和D／A,采用JTAG进行芯片内部测试,扩展了存储器和串口通信,通过容错抗干扰确保系统的稳定性。详细给出了系统整体方案的分析设计和具体的硬件选型及接口设计。     

直升机分布式自动飞行仿真平台设计与实现

针对直升机飞控平台结构混乱的问题,基于VS和Qt开发平台,提出并建立了分布式交互飞行仿真系统和软件环境。建立了直升机非线性模型并完成飞控系统设计,验证其准确性;完成飞管系统各模块的研究和设计,实现直升机全自动飞行。仿真结果表明:所设计的分布式自动飞行仿真平台结构清晰,各模块分工明确,可优化直升机各项工作,确保直升机平台协调运行。     

基于DSP和CPLD空中机器人的导航/飞控系统硬件设计

针对小型空中机器人导航／飞控系统硬件设计难这一实际情况，设计了一种新的基于DSP和OPLD的空中机器人导航／飞控系统，该系统具有结构紧凑、多串口通信可靠、接口灵活等特点。提出了一种新的基于OPLD的遥控／飞控切换电路的设计方法，并着重说明了双口RAM在该系统中的应用。通过半物理闭环仿真实验证明该系统功能完善、性能可靠。     

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。     

ZERO PHASE ERROR REAL TIME CONTROL FOR FLIGHT SIMULATOR SERVO SYSTEM

Flight simulator is an important device and a typical high performance position servo system used in the hardware-in-the-loop simulation of flight control system. Without using the future desired output, zero phase error controller makes the overall system's frequency response exhibit zero phase shift for all frequencies and a very small gain error at low frequency range can be achieved. A new algorithm to design the feedforward controller is presented, in order to reduce the phase error, the design of proposed feedforward controller uses a modified plant model, which is a closed loop transfer function, through which the system tracking precision performance can be improved greatly. Real-time control results show the effectiveness of the proposed approach in flight simulator servo system.     

中型无人直升机电动舵机控制器设计与实现

针对某中型无人直升机对电动舵机控制回路的特殊需求,设计了一种以“ DSP ＋ FPGA＋ 功率驱动”为主控单元的舵机控制器.其软件设计遵循模块化和层次化的原则;其硬件由主控模块、驱动模块、信号采集模块和电源模块协同合作,能够同时对 ５ 路电动舵机进行控制.针对舵机控制过程中存在的“快、准、稳”问题,提出一种外环采用线性自抗扰控制、内环采用常规控制的复合控制策略;同时搭建相应的测试验证环境.测试和实际试飞结果表明,该舵机控制器解决了负载动态变化的不确定性和小信号指令跟踪差的突出问题,取得了较好的工程应用效果.     

Hex-Rotor无人飞行器及其飞行控制系统设计

提出了一种Hex-Rotor无人飞行器以克服现有多旋翼飞行器的欠驱动和强耦合特性对其飞行控制效果的影响,利用6个旋翼独特的结构配置来保证飞行器独立控制空间六自由度的能力。介绍了这种新型飞行器的结构特点并建立其动力学模型,引入滤波反步法与自抗扰算法设计了具有双环并行结构的飞行控制系统,在数字仿真中实现了飞行器的空间六自由度独立控制并克服了未知外部扰动以及模型不确定性带来的影响。结果显示,原型机试飞实验中,飞行器的水平位移跟踪误差不超过±4m,高度误差不超过±3m,姿态角误差不超过±0.05rad,均保持在传感器的测量误差范围内,飞行器较为准确地跟踪了期望指令。仿真和实验结果证明了该新型Hex-Rotor飞行器具有期望的六自由度独立控制能力,建立的数学模型准确,设计的飞行控制系统能够实现轨迹与姿态跟踪飞行。     

A double-loop structure in the adaptive generalized predictive control algorithm for control of robot end-point contact force

Robot force control is an essential issue in robotic intelligence. There is much high uncertainty when robot end-effector contacts with the environment. Because of the environment stiffness effects on the system of the robot end-effector contact with environment, the adaptive generalized predictive control algorithm based on quantitative feedback theory is designed for robot end-point contact force system. The controller of the internal loop is designed on the foundation of QFT to control the uncertainty of the system. An adaptive GPC algorithm is used to design external loop controller to improve the performance and the robustness of the system. Two closed loops used in the design approach realize the system?s performance and improve the robustness. The simulation results show that the algorithm of the robot end-effector contacting force control system is effective.     

基于单片机的随动控制系统设计

介绍了以51单片机为控制核心的数字式随动控制系统的硬件组成及软件设计。整个系统为一个三闭环的复杂多功能控制系统。其中两个模拟内环为电流环和速度环，数字外环（位置环）采用三只高精度的14位绝对式轴角编码器作为角位移传感器。该系统具有结构简单，接口功能强大，通用性强等特点，可广泛应用于负载较大的机电设备的伺服控制中。     

开放式点焊机器人控制系统设计

为解决封闭式控制系统带来的弊端,结合现场焊接机器人技术要求,设计了开放式点焊机器人控制系统,提供了分层式体系与结构化功能模块.多轴运动控制器(PMAC)用于实现机器人运动学算法,伺服放大器采取速度模式控制方式,位置环算法由PMAC完成,速度环算法在伺服放大器中完成,并实现了离线编程与三维仿真.研究结果表明:分层式系统结...     

液压驱动单元位置控制系统前馈补偿控制研究

液压驱动型足式机器人在运动过程中各关节液压驱动单元（Hydraulic drive unit,HDU）多采用基于液压控制内环的外环阻抗控制方法,其中液压控制内环可分为位置闭环控制和力闭环控制。当液压控制内环采用位置闭环控制时,其位置控制性能直接决定了外环阻抗控制性能,所以,一种针对HDU的高精度的位置控制方法具有重要研究意义。针对以上研究意义,首先对HDU位置控制系统6阶数学模型进行简化,求出位置控制系统中各部分传递函数。其次,推导位置控制输入前馈补偿控制器,该控制器中含有液压系统固有非线性和负载特性。最后,在HDU性能测试试验平台上,在多种典型输入信号以及对角小跑输入信号下,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。试验结果表明,在不同输入信号下,加入所提出的输入前馈补偿控制器可以大幅提高系统位置控制性能,并且该控制器具有良好的多工况适应性。以上研究成果可结合相应的针对位置控制系统的抗干扰控制策略,一起为基于位置的阻抗控制液压内环控制提供控制策略重要参考和试验基础。