摘要：2024年,无人机技术正以智能化、自主化和系统化为核心驱动力,深刻重塑着低空经济与智能空域的全球格局。从无人机自主飞行与智能控制、无人机集群协同、无人机集群验证、反无人机技术及无人机管控与低空经济等多个维度,系统阐述了无人机相关技术2024年的代表性进展、技术挑战与发展趋势。当今,无人机技术正通过跨领域的技术集成和智能生态构建,从单一工具化应用跃升为系统级战略支柱,而低空经济的快速扩张对全球空域治理、多模态感知、任务优化以及安全保障提出了新的要求。未来的无人机必将以智能空域治理为基石、以协同创新为引擎、以新质能力提升为目标,打造面向未来场景应用的无人机生态新体系,为低空经济高质量发展、智能空域全球布局及多领域纵深应用提供技术支撑与行业引领。

摘要：通过闭环控制进行飞机尾旋自动改出时,由于控制能量不足舵机速率饱和有可能引起振荡问题.本文基于反步法设计一种抗舵机速率饱和的尾旋自动改出控制方法.将飞机模型看做角度、角速度和舵机三层级联结构,首先利用反步法设计角度和角速度层控制律,然后在舵机层控制律根据舵机速率饱和限制约束控制量,同时通过Lyapunov函数保证闭环系统渐近稳定.对所得控制方法抗舵机速率饱和的效果进行了分析.以某现代歼击机模型为对象的仿真试验表明,该方法在舵机存在速率饱和的情况下控制效果明显优于传统动态逆方法与传统反步法.

摘要：本文从理论上分析了执行机构带宽对动态逆闭环控制系统动态特性影响,发现较低的执行机构带宽会在伪线性系统中引入一个非线性干扰项,为此提出了两种方法来消除这个非线性干扰项,一个是采用参考模型的思想设计补偿器提高执行机构子系统的等效带宽,另一个思路则是直接在非线性反馈项中引入补偿直接对消非线性干扰项.仿真结果表明,两类方法都能较好地消除非线性干扰项,直接补偿方法能精确消除干扰项,但需要准确动力学模型,提高等效带宽的方法虽然是近似的,但能方便地引入自适应算法,可以抑制执行机构模型参数不确定的影响.

摘要：根据飞机作动系统的工作原理,针对液压源能量有限的现状,提出作动系统的功率约束条件。同时考虑操纵面的物理约束,提出了功率受限的操纵面控制分配问题,并给出相应的解决方案。功率受限的操纵面控制分配方法将控制律设计与操纵面任务分配分割为两个模块独立运行,以动态逆控制律为基础,建立控制指令和操纵面间的动态映射关系,考虑操纵面的物理约束并以功率最小作为优化指标,将控制分配问题转化为一个二次规划问题,通过数值求解实现控制系统功率受限下的控制分配。仿真结果表明,考虑功率约束的控制分配方法,可以在系统满足一定稳定性及飞行品质要求的前提下,分配和管理多个冗余操纵面达到指令要求,同时实现系统消耗总功率最小,保证了作动系统的稳定性与安全性。

摘要：针对推力矢量飞机大迎角飞行纵向控制,提出一种鲁棒动态逆方法.对时标分离非线性动态逆的内外回路控制结构进行修改,通过坐标变换得到一个弱非线性系统;然后对该系统模型的已知部分和不确定部分同时进行小扰动线性化,转化得到线性不确定系统;在此基础上利用综合方法设计鲁棒控制器.该方法能够为非线性动态逆控制提供鲁棒稳定性和鲁棒性能保证,并可回避时标分离问题.仿真结果验证了所提出方法的有效性.

摘要：自抗扰控制器设计中,扩张状态观测器需要较高的观测带宽,才能更快的观测出状态变量.本文采用最小拍观测器,使得其具有最快的观测速度.以2阶系统为例,得到了离散系统下,基于最小拍观测器的自抗扰控制器的等价复合控制模型,其开环补偿器等价为超前校正器.仿真结果表明,基于最小拍观测器的自抗扰控制器可以最快的观测出系统状态变量,且控制器带宽的选取一般应小于采样周期的倒数.由于不再需要设计观测器带宽,从而简化了参数设计.

摘要：提出基于在线神经网络的超机动飞行自适应动态逆鲁棒控制方法.超机动飞行的基本控制律采用非线性动态逆方法设计,对于建模误差或者控制面损伤等因素导致的不确定性逆误差采用神经网络进行自适应补偿.通过动态逆控制律简化计算和飞机控制面故障自适应修复的仿真表明,神经网络通过在线补偿逆误差,能够有效降低非线性动态逆对模型准确性的要求,增强控制系统的鲁棒性.

摘要：为了提高四相永磁容错电机(FTPMM)在系统正常工作时的控制性能,在分析其结构和原理的基础上,建立了其在旋转坐标系下的数学模型,为实现电流、磁链、转矩的解耦控制创造了条件,设计了基于H桥的容错驱动,提出了一种新颖的四相永磁容错电机的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,并巧妙设计了零矢量的插入顺序和重合矢量的选择顺序,方便了数字信号处理器(DSP)的实现。仿真和试验结果证明了在系统正常工作时该方法的正确性和优越性。

摘要：为了解决多数一致表决算法在不一致情况下没有输出的问题和更好地应对瞬时错误,设计了一种基于自检测的多数一致表决算法。该算法通过分散于任务代码中的检测代码实时地收集瞬时错误信息,作为表决的辅助信息。设计了一个能收集内存(RAM)和算术逻辑单元(ALU)错误信息的检测序列,构造了一个简单的代码解释器,从机理上仿真了检测密度、错误持续时间、单个模块可靠性等因素对该表决算法的影响。结果表明,最好的情况下,该算法正确性比扩展的基于历史信息的多数一致算法、多数一致中值法分别提高3%和15%。

摘要：为了研究倾转旋翼飞机短舱倾转过程中的飞行控制问题,提出了一种基于线性规划的动态逆方法,以实现直升机模态下短舱小角度倾转时的姿态和速度控制。建立了倾转旋翼飞机简化的纵向非线性模型,以短舱角、旋翼纵向周期变距和总距作为控制输入,使用基于线性规划控制分配的动态逆方法设计了控制器。仿真结果表明:飞机在执行姿态或速度指令时,在无输入饱和和输入速率饱和的情况下能以最快速度完成倾转。该方法能完成要求的控制任务,闭环系统稳定,稳态性能好,有一定的鲁棒性。