摘要：针对全球定位系统(GPS)拒止环境下多架无人机(UAV)对未知目标的协同环绕导航控制问题,提出了一种仅使用距离量测的分布式控制器。与现有的多数算法不同,该控制器不需要无人机及目标的位置信息。首先假设实际距离和距离变化率可用的情况下,设计了一种制导控制器驱动单架无人机环绕目标运动。其次利用二阶滑模观测器在有限时间内完成距离变化率的估计来代替实际距离变化率。观测器的设计使用实际距离量测信息,使得无人机仅利用距离量测即可完成环绕任务。然后在距离环绕控制器的基础上,利用有限时间观测器和距离量测信息完成相对位置估计,进而设计速度协调算法来实现多架无人机对目标的均匀环绕。最后,通过数字仿真和半实物(HIL)仿真验证了方法的有效性。

摘要：针对微小型无人飞行器的控制对高精度、小体积、低功耗的姿态信息的需求,提出了一种实用的基于MEMS传感器的姿态解算算法,实现了在低加速度状态下对飞行器姿态的精准估计。该算法将MEMS陀螺仪、加速度计和磁力计的数据作为输入,采用一种全局渐进稳定的状态观测器方法对3种传感器数据进行融合,进而得到欧拉角输出。首先,针对实际航姿参考系统(AHRS)设计的需求,改进了TRIAD算法,使用加速度计和磁力计的量测向量来估计姿态旋转矩阵。与传统方法相比,该方法避免了矩阵的求逆过程。其次,在获得了量测向量确定的姿态旋转矩阵的基础上,设计了无需观测陀螺仪零偏的状态观测器,并证明了姿态角的收敛性。最后,基于实际MEMS传感器采样数据的仿真结果表明,在存在陀螺仪噪声和零偏的情况下,文中设计的状态观测器输出依然具有较高的精度和较好的动态特性。

摘要：针对变体飞机非线性模型的不确定性问题,提出了一种基于径向基神经网络(radial basis function neural networks,RBFNN)的高精度自适应反步控制方法。首先,在变体飞机静态和动态气动参数分析的基础上,运用传统反步法设计了非线性控制律,并引入径向基神经网络在线逼近系统的不确定项,提高系统鲁棒性;并设计鲁棒项消除径向基神经网络带来的逼近误差。其次,通过对虚拟控制变量进行求导项设计微分跟踪器,解决了传统反步法中存在的“微分膨胀”问题。通过Lyapunov稳定性分析,证明该方法能保证闭环系统跟踪误差最终收敛且一致有界。最后,基于Matlab/Simulink搭建了变体飞机的数字仿真模型,并与常规反步法进行了对比分析,仿真结果表明该方法具有控制精度高、鲁棒性强的特点。

摘要：探索了飞翼布局无人机的设计思路,完成了2种设计方案,利用CFD方法获得了该飞机基本气动数据,建立了方案B的CATIA三维数字样机,实现了实验平台的制作、装配和测试工作,基于该实验平台开展了一系列飞行实验。CFD计算结果和试飞数据验证了设计方法的可行性,体现了实验平台的通用性及良好的工程应用前景。

摘要：针对非定常气动力作用下基于常规动态逆的过失速机动控制时的误差大和迟滞强的问题,提出了一种实用的改进动态逆控制方法,实现了非定常气动力下过失速机动的精准控制。首先,基于双轴耦合大幅振荡下的先进战斗机缩比飞机模型风洞实验数据,通过改进的极限学习机(ELM)方法建立了准确的非定常气动力模型。其次,基于时标分离的思想,通过在快回路中增加积分环节减小了非定常气动力引起的控制误差;通过在较慢回路中引入滞后校正环节,消除了非定常气动力引起的控制迟滞,并结合串接链方法实现了常规气动舵面和推力矢量喷口的偏转分配。最后,推导了过失速机动时非定常气动力建模过程中关键变量缩减频率的计算公式,并通过该缩比模型“赫伯斯特”过失速机动数字仿真,对比验证了新方法的有效性,为后续过失速机动的试飞验证提供了实用可靠的工程途径。

摘要：针对飞机过失速机动时气动力和气动力矩出现严重的非线性、耦合性和迟滞性等现象,提出了一种改进的模糊逻辑非定常气动力建模方法。该方法基于大幅振荡风洞实验数据分析结果,充分考虑了影响飞机气动力和气动力矩的不同因素,通过二次型隶属度函数将迎角、迎角导数、迎角二阶导数、侧滑角和缩减频率等转化为模糊输入,将模糊规则计算出的气动力和气动力矩作为模糊输出。与其他方法相比,该方法能够对模糊逻辑模型的结构和参数统一辨识,通用性强,模型精度满足给定的多层相关系数要求。最后,根据奇异摄动理论,设计了时标分离的动态逆控制律,采用了串接链方法实现过驱动系统的舵面偏转分配。通过对比常规气动力和非定常气动力下典型的"眼镜蛇"机动仿真结果,说明了过失速机动时建立精确非定常气动力模型的必要性,也验证了动态逆方法对于非线性系统有良好的控制效果。

摘要：为保证无人机飞行试验的安全性,提升无人机飞控系统设计的可靠性,自主研发了无人机飞行控制半实物仿真系统。结合准确的无人机6自由度非线性数学模型和xPC实时系统模块模拟生成无人机飞行状态信息,根据地面站控制指令、传感器故障模注入指令解算获得不同飞行模式和飞行状态下的舵面偏转量,实现了实时系统闭环反馈控制,并驱动舵面偏转检验控制系统的响应速度。该系统不仅能验证飞控系统的逻辑性和实时性,而且借助虚拟现实技术和航迹地图显示,具备在线整定控制律参数的功能。该系统模块化程度高,相关硬件和软件对无人机平台和飞控计算机通用性广,依据多平台实验和多架次试飞的实验流程实用性强,为无人机飞控系统开发提供了切实可行、高效可靠的途径。

摘要：超机动能力仍是未来飞机的重要性能指标,而过失速机动控制的效果将成为决定近距空战胜负的关键。本文提出了一种基于最小参数学习和布谷鸟搜索(MPL-CS)的自适应反步法的过失速机动控制方法,以解决先进布局飞机过失速机动中严重的非线性、耦合性和迟滞性等导致的鲁棒性差和控制精度低等问题。首先,基于一套完整的先进布局飞机缩比模型大振幅振荡风洞试验数据,在给定的建模精度目标下,通过改进极限学习机(ELM)方法,建立了大迎角下先进布局飞行器精确的非定常气动模型。其次,设计了一种基于MPL的自适应反步法,以减少需要优化的参数数量。在不确定性和模型扰动的影响下,结合串接链分配方法完成了分配设计。基于CS方法对MPL下自适应反步控制律的关键参数进行了优化。最后,经典的眼镜蛇机动仿真结果表明,该方法的控制精度高于传统的基于MPL的自适应反步方法,且充分考虑了工程的实际需求,控制精度高、鲁棒性强。该方法为未来先进布局飞机的过失速机动控制提供了理论支撑和技术路径。

摘要：国防特色高校专业课思政元素丰富,是践行课程思政的最佳载体,论述国防特色高校专业课的特点和开展课程思政的优势,以“飞行动力学及控制原理”为例,从思政元素发掘、课程思政总体设计、教学内容与思政元素的融合、教学形式、教学时机、考核方式等方面阐述课程思政教育和知识传授融合教学的途径和方法,在知识传授、综合训练中融入理想信念的精神指引,使国防特色高校专业课程教学实现价值塑造、知识传授和能力培养的融合统一。