海底沉积物岩芯横向声学测量系统的标定

水平轴向测量技术相对成熟,但较难获取海底沉积物的无扰动分层声学特性,采用横向测量技术可以解决这一问题。文章研究了海底沉积物岩芯横向测量技术,将水作为海底沉积物测量的参考标准,进行测量系统的标定。提出了等效换能器的概念,将样品以外的声传播介质整合成等效换能器的一部分,标定测量等效换能器声延时和声传播初始能量。以水为标准介质,分别采用33、80、100 kHz三种频率的声学换能器,以及75、90、110 mm三种管径的聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC),测量所得的水中的声速与标准计算水中的声速具有一致性,其中以采用80 kHz频率声学换能器和90 mm管径PVC管测量时的声速误差最小,选用此状态进行标定,得出当隔水耦合测量法换能器相对距离为142.02 mm时,标定的等效换能器声延时为45.88±0.08 μs,等效换能器声传播初始能量(以接收换能器的接收电压表示)为0.86±0.03 V。应用标定的等效换能器声延时和声传播初始能量测量海底沉积物。计算得到声速和声衰减系数符合黏土质粉砂的声学特性。     

飞行的镜头——杨子建与他的航拍之梦

风光摄影师杨子建先生的草原题材摄影作品曾在多家报纸、杂志发表并获奖,他的氦气球可视航拍技术也被《北方新报》、新华网、内蒙古电视台等多家媒体先后做成专题报道。2008年开始,杨子建使用无人驾驶航拍直升机拍摄草原,而现在,他正在实现自己早年的梦想:亲自驾驶动力飞行器,翱翔天际,将自己的家乡——锡林郭勒草原尽收眼底。     

四轴飞行器姿态控制系统设计

四轴飞行器具有不稳定、非线性、强耦合等特性,姿态控制是四轴飞行器飞行控制系统的核心;通过分析四轴飞行器的飞行原理,根据其数学模型和系统的功能要求,设计了四轴飞行器的姿态控制系统;该系统采用stm32系列32位处理器作为主控制器,使用ADIS16355惯性测量单元等传感器用于姿态信息检测;系统基于模块化设计的思想,各传感器都使用数字接口进行数据交换,结构简单;使用PID控制算法进行姿态角的闭环控制,实验结果表明,飞行器能较好的稳定在实验平台上,系统满足四轴飞行器室内飞行姿态控制的要求.     

基于自抗扰技术的高超声速飞行器控制系统设计

高超声速飞行器在飞行过程中超燃冲压发动机对攻角及侧滑角有较严格的要求,为实现对攻角及侧滑角的精确控制,文章采用自抗扰控制技术设计了高超声速飞行器的攻角自动驾驶仪;首先建立高超声速飞行器控制系统的数学模型,然后采用扩张状态观测器对受扰对象的状态和干扰进行观测,并对状态误差采用非线性反馈,对观测的干扰进行补偿,从而实现对干扰的快速抑制和对指令的精确跟踪,最后仿真表明所设计的自动驾驶仪满足性能要求,验证了该方法的正确性。     

Prediction-based guidance algorithm for high-lift reentry vehicles

In this work, we propose a pseudo four-degrees-of-freedom (DOF) prediction based guidance algo- rithm specifically for high-lift reentry vehicles. The algorithm is composed mainly of three parts. First, at the beginning of each guidance cycle, the 4-DOF predictor is called upon to predict the final downrange, crossrange, and heading errors. Then, the magnitude of the bank angle is determined from the downrange error, using the proportional-integral (PI) control method. Finally, two bank angle reversal time ...     

飞行器半实物仿真系统过程控制软件设计

分布式一体化仿真系统过程控制软件是半实物仿真应用软件的重要组成部分,它是仿真过程控制计算机与各分系统之间进程控制、信息反馈和数据交互的纽带.正确规划、设计了该控制软件体系结构、控制流程并在实现过程当中解决了实时绘图、故障定位等问题,从而确保了系统运行的实时性与高效性.目前,该软件已成功运用于某飞行器的半实物仿真试验中.     

无人飞行器伺服系统余度控制接口的设计与实现

介绍了一种在无人飞行器中设计应用的伺服系统余度控制接口,该接口实现了数字总线和模拟量两余度接口控制,可有效提高伺服系统的可靠性和抗干扰能力;分析了无人飞行器机载伺服系统的结构组成和工作模式,选择了CAN总线作为机载数字通讯总线,论述了机载伺服系统余度控制接口的工作原理,同时给出了伺服控制器的硬件接口电路及软件工作流程;实验结果表明余度控制接口工作稳定,控制通道转换平稳,该接口能满足无人飞行器控制系统的要求。     

模型预测控制在飞行器规划系统中的应用

提出采用预测控制与混合整数线性规划相结合,解决飞行器任务规划的鲁棒控制问题,以混合整数线性形式给出飞行器动力学模型、优化目标以及相关约束,并提出一种终端零约束性能指标函数,以此证明了预测控制器的全局最优性和Lyapunov稳定性.仿真结果表明:该方法能够实现飞行器对固定目标的航迹规划任务,并对所探测到的威胁进行实时回避,能够实时运行,具有工程可实现性.     

一种改进的UAV高度无缝融合导航方法

为了解决无人飞行器多机载高度传感器直接使用和切换导致的信号突变的问题,提出了一种基于微惯性器件、GPS、声纳、气压高度计的高度无缝融合方法.建立声纳和气压高度计误差模型,对其动态误差进行了分析和滤波预处理.采用基于增量的无缝融合方法获取高度变化估计值以修正气压高度.利用无迹卡尔曼滤波(UKF)方法将气压高度计、GPS和惯性导航系统信息进行有效融合获得精确的高度估计值.该方法考虑了各种高度传感器在动态环境下的误差特性,解决了模式切换带来的信号突变问题.飞行试验结果表明:采用该设计的方法系统具有较高的精度和可靠性.经过150 s飞行后,高度估计误差为0.4707m,能够满足无人飞行器飞行要求.     

输入饱和及带宽限制下高超飞行器的闭环稳定边界研究

针对于吸气式高超声速飞行器开环不稳定的动力学特性,研究了控制信号存在饱和约束及带宽限制条件下的闭环稳定边界.首先,简要介绍了吸气式高超声速飞行器的建模方法与动力学特性的主要问题.考虑到飞行器控制信号的幅值限制及带宽约束,综合高超声速飞行器的开环不稳定特性,定量地分析了系统的闭环稳定边界:与系统不稳定极点的位置,其对应的左特征向量及控制信号的幅值约束有关;执行器的带宽限制在此基础上进一步缩小了反馈控制系统的稳定边界.根据高超声速飞行器短周期不稳定特性,解析地给出了闭环稳定边界的计算公式.采用蒙特卡洛分析方法对闭环系统的稳定边界及滑模变结构控制器作用下的稳定区域进行验证.仿真结果与理论分析具有一致性,验证了系统开环特性对于闭环稳定性的限制及控制信号带宽约束对稳定性的影响.