摘要：针对共轴双旋翼高速直升机非线性强耦合多模式切换稳定控制问题,提出一种基于增益自适应的平均驻留时间切换控制策略。首先,根据共轴高速直升机动力学模型,分析其舵面操纵特性,构建多模式增益自适应切换控制结构。提出非仿射非线性小增益高频滤波自适应律,可快速补偿多模式切换的不确定性并降低高频噪声以保证系统的稳态和暂态性能。然后,建立包含不确定项的切换子模型集,结合自适应增益设计平均驻留时间切换控制律,基于小增益定理和Lyapunov稳定性理论证明该闭环系统的控制稳定性,保证共轴高速直升机低速-过渡-高速全模式下的稳定切换控制。最后,通过与现有控制方法的比较,验证了所提出的控制策略的可行性和有效性。

摘要：针对带有执行器偏置故障和失效故障的航天器相对位置控制系统,本文提出了一种基于零和微分博弈的最优容错控制方法.首先,利用线性二次调节设计反馈控制器以保证无故障时系统的渐近稳定性能;其次,将航天器相对位置容错控制问题转换为零和微分博弈问题,结合Hamilton-Jacobi-Issac(HJI)方程和极小极大原则设计最优控制律;最后,利用自适应动态规划方法设计评判网络对最优性能函数进行估计,构成自适应控制信号,保证了系统稳定性和状态最终一致有界.仿真结果表明了本文设计的容错控制律的有效性.

摘要：无人机吊挂运输系统控制是近年无人机飞行控制方法与工程应用的热点研究之一.本文提出了一种基于事件触发队形优化的多四旋翼吊挂运输系统控制方法,在实现负载运输的同时,通过动态调整无人机集群队形降低无人机功耗.根据负载的期望受力,通过构建优化算法滚动求解四旋翼集群当前时刻下的最优队形,并利用事件触发机制降低优化问题求解计算量.进而,采用反步法设计协同飞行控制律,并通过李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性,以及有限时间内事件触发次数的有界性.最后,通过数值仿真验证了所提出控制方法的有效性.

摘要：传统消振电力作动器采用交叉耦合控制策略实现输出力伺服控制,但该控制策略存在耦合控制项,影响输出力响应的快速性、准确性,降低了作动器的减振效率;同时在直流(DC)母线侧产生不满足国军标要求的冲击电压,直接威胁了直升机的飞行安全。基于此,提出了并行独立控制策略下的消振电力作动器伺服控制系统,首先对系统的给定输出力进行解耦设计,以实现系统多电机并行独立运行。其次,利用主导极点法和最大灵敏度法分别从时域和频域角度设计系统的动稳态特性及鲁棒性。最后,搭建实验平台进行控制策略对比,标幺化实验数据表明,系统在变方向时响应精度提升3.6%,响应时间减少40%;在变相位时响应精度提升1.5%,响应时间减少31%;直流母线侧的电压冲击值减少了8 V,进而验证了并行独立控制策略的有效性及其优势。

摘要：本文考虑四旋翼飞行过程中湍流风扰动的影响,以及因变工况飞行而导致的不确定动态突变问题,提出了基于输入–扰动双补偿器设计的自适应湍流风扰动抑制方案,保证了四旋翼飞行器系统的稳定和输出渐近跟踪性能.首先对风场环境下的四旋翼进行建模,研究各不同工况下的动态特性,并分析研究了四旋翼飞行器变工况飞行时的动态特性突变的表现形式以及所带来的控制难题.进而设计了一种基于输入–扰动双补偿器的系统重构方案,实现了动态系统重构,解决了关联矩阵突变为非对角型时难以解耦控制,以及相对阶结构突变时控制器结构发生突变的问题.基于重构后的系统,设计自适应的湍流风扰动抑制方案,保证四旋翼飞行器的稳定、扰动抑制和渐近输出跟踪性能.最后,对所设计的控制器进行稳定性证明,并通过仿真验证所提出控制算法的有效性.

摘要：设计了脉搏和呼吸同步检测系统,用于探究不同情形下生理信号的变化情况。系统通过STM32控制脉搏和呼吸采集电路获取相应信号,测算后实时显示心率、呼吸频率等参数,将数据传输至上位机,并保存到数据库。实验测试结果表明,该系统可监测不同情形下的脉搏和呼吸波形,波形状态良好;与医用脉搏血氧仪相比,测算出的心率、血氧饱和度误差在3%以内,呼吸频率与实际数值相比误差在5%以内,验证了系统信号采集的准确性。该系统体积小、成本低、穿戴舒适,可应用于与脉搏和呼吸信号相关的实验研究。

摘要：在航空发动机硬件在环仿真试验中,压气机出口压力模拟是一个重要的环节。为模拟压气机失稳过程中的气流突变现象,需要设计一种高精度的压力模拟系统,通过该模拟系统生成真实压力信号为全权限数字发动机控制器提供准确的压力激励。根据开关阀特性提出多模式加速切换策略,设计加速驱动波形及生成方法,结合现场可编程门阵列模块精确输出加速波形,提高开关阀启闭速度;在传统三模式与五模式切换的基础上设计七模式切换方法,结合反步滑模控制方法提高控制精度并证明了控制系统的稳定性。研究结果表明:在稳态压力测试中最大平均超调量为1.25%,最大平均稳态误差为0.016 MPa;在随机阶跃响应试验与正弦跟踪试验中仅有低于0.02 MPa的平均误差;压力模拟方法可满足航空发动机硬件在环仿真试验的高精度压力模拟需求,低成本的实现精准模拟压力。

摘要：为解决单架无人机由于续航等条件制约导致任务效率低下的问题,对多无人机协同方面进行研究。搭建一套基于四旋翼无人机的飞行综合验证平台,完成硬件系统的搭建和软件系统的设计,并通过实验来验证平台的稳定性和可靠性。结果表明:该平台操作简便、成本低廉、扩展性好,具有较好的工程价值。

摘要：针对常规无人驾驶轨迹跟踪过程依据一个给定的参考轨迹,存在跟踪角度及速度协同性较差、精度较低的问题,提出基于激光传感器的无人驾驶变换轨迹跟踪系统。设计包含激光传感器、电机控制、液晶显示、上位机通讯模块、键盘控制、微控制器的硬件结构,根据角速度及速度误差调整角速度协同控制器误差,通过神经元加权处理偏置数,优化双推角速度协同控制效果;引入滑模控制器,得到速度控制指令及角速度控制指令回角速度协同控制器,通过轨迹控制器和角速度协同控制器的设计,实现无人驾驶变换轨迹跟踪控制。实验结果表明,应用该系统后,角度轨迹跟踪结果更接近期望角度,直线状态和曲线状态下的轨迹跟踪误差均较小,最高为4 cm,轨迹跟踪精度高、定位准,整体应用效果更佳。

摘要：提出一种适用于高速巡航的对转涵道风扇的双电机驱动架构,采用对转风扇-风扇-电机-电机(FFMM)的布局设计。在该驱动架构中,前后级驱动电机根据气动需求具有不同的功率和尺寸。FFMM布局的双电机驱动架构整体安装在涵道中心体内,有利于提高对转涵道风扇的气动性能,然而同一腔体内的双电机间存在热耦合和绕组间空腔的积温现象,难以判断风扇运行过程的电机温升情况和基于对转风扇气流的冷却效果。分析了所提FFMM布局的双电机驱动架构在不同工况下的电机损耗分布特性;探究了电机间热耦合对前后电机温升的影响,并对电机间积温空腔热网络模型进行优化;为平衡中心体内前后电机的温度分布,减少中心体结构轴向长度,采用环状导热片结构调节双电机间的热耦合程度,有效提高电机间积温空腔的散热性能并优化前后电机的温升分布。基于高速对转涵道风扇搭建实验平台并完成电磁与温升实验。实验结果与仿真结果一致,表明直接风冷条件下FFMM布局高速对转涵道风扇有着较强的散热能力,并且环状导热片对FFMM布局的中心体内部温度的分布有着更好的冷却效果。