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超柔性太阳能无人机纵向操稳特性研究

西北工业大学学报 2015年第4期33卷 573-579页

作者：王睿祝小平周洲西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学无人机特种技术重点实验室陕西西安710065

针对高空长航时太阳能无人机的超柔性机翼气动弹性变形明显,与飞行动力学响应耦合,常规分析方法会引起较大误差的特点。本文首先采用拉格朗日方程建立了能够反映超柔性特性的结构/飞行耦合动力学模型;然后结合气动弹性引起的结构变形、... 详细信息

针对高空长航时太阳能无人机的超柔性机翼气动弹性变形明显,与飞行动力学响应耦合,常规分析方法会引起较大误差的特点。本文首先采用拉格朗日方程建立了能够反映超柔性特性的结构/飞行耦合动力学模型;然后结合气动弹性引起的结构变形、全机构型变化和气动导数变化,采用根轨迹法深入分析超柔性太阳能无人机的纵向稳定性;最后研究了气动弹性变形对纵向飞行控制律的影响规律,提出了改进方案并进行了仿真验证。发现超柔性太阳能无人机的纵向特征根随机翼刚度变化很明显,尤其当刚度较小时将会出现短周期和一弯模态耦合、长周期不稳定等不利现象;采用刚性或静气动弹性模型设计得到的控制律增益偏小,同时控制机翼变形和飞行姿态可以得到更平滑的控制效果。

关键词：超柔性无人机气动弹性耦合稳定性机翼变形抑制

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基于图形法的仿生拓扑优化方法

航空动力学报 2021年第11期36卷 2389-2399页

作者：丁友周洲祝小平西北工业大学航空学院西安710072 西北工业大学无人机特种技术重点实验室西安710072

针对图形系统自动生成图形拓扑形式的优势,提出了一种以隐式方式表征结构拓扑形式的分步拓扑优化设计方法。该分步优化方法首先以基结构法(ground structure method)的计算结果为基础,并通过均匀化方法得到设计区域内的离散拓扑信息,利... 详细信息

针对图形系统自动生成图形拓扑形式的优势,提出了一种以隐式方式表征结构拓扑形式的分步拓扑优化设计方法。该分步优化方法首先以基结构法(ground structure method)的计算结果为基础,并通过均匀化方法得到设计区域内的离散拓扑信息,利用第一步所得的拓扑数据指导分形系统中每一级新增拓扑结构的生长方向,以类似细胞分裂生长的形式完成整体结构拓扑形式生成。最后以参数化建模方式完成模型的结构有限元的批量计算,并结合进化算法,完成对设计模型的优化。其中第一个案例通过本文仿生方法在多目标优化方法下得到了近似Michell结构的最优拓扑结构,第二个方案中机翼蒙皮的屈曲载荷系数提升了10.61%,并且质量降低了10.85%,验证了本文方法在类平面结构拓扑优化方面的可行性。

关键词：轻量化设计拓扑优化基结构法仿生结构进化算法

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弹性飞翼无人机自适应反步终端滑模姿态控制

华中科技大学学报（自然科学版） 2018年第3期46卷 42-47页

作者：冯引安祝小平周洲西北工业大学无人机特种技术重点实验室陕西西安710065 西北工业大学无人机研究所陕西西安710065 西北工业大学航空学院陕西西安710065

针对存在非线性、强耦合、参数不确定性及外部扰动的大展弦比飞翼布局无人机刚/弹耦合动力学模型,提出了基于反步思想的自适应范数型终端滑模姿态控制策略.首先,基于李雅普诺夫稳定理论,利用反步方法设计系统的虚拟控制量和实际控制量.... 详细信息

针对存在非线性、强耦合、参数不确定性及外部扰动的大展弦比飞翼布局无人机刚/弹耦合动力学模型,提出了基于反步思想的自适应范数型终端滑模姿态控制策略.首先,基于李雅普诺夫稳定理论,利用反步方法设计系统的虚拟控制量和实际控制量.其次,在虚拟控制中,采用自适应范数型滑模消除不确定项和刚/弹耦合项,并在反馈中采用非线性增益提高系统的鲁棒性和动态特性;在实际控制中,引入鲁棒自适应终端滑模项消除不确定项、刚/弹耦合项与扰动的影响,既解决了虚拟量求导的计算膨胀和实际控制量抖振问题,又提高了系统的控制精度和鲁棒性.最后,基于李雅普诺夫理论证明了跟踪误差收敛到任意小邻域.仿真结果表明：该控制方法对模型不确定性、气动弹性及阵风等外扰影响具有鲁棒性,能够实现高精度的姿态跟踪控制.

关键词：无人机反步法鲁棒自适应终端滑模刚/弹耦合非线性系统

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基于全球鹰无人机的机翼油箱输油方案研究

西北工业大学学报 2011年第3期29卷 341-346页

作者：唐毅祝小平周洲西北工业大学无人机特种技术国防科技重点实验室陕西西安710072

文章针对全球鹰高空长航时飞机设计了机翼油箱的三种输油方案,建立了燃油系统仿真模型。对三种输油方案模型进行了稳态和瞬态仿真,通过对三种机翼油箱输油方案的节点压力、输油流量及供油泵出口压力的比较,分析了不同输油方案的优缺点,... 详细信息

文章针对全球鹰高空长航时飞机设计了机翼油箱的三种输油方案,建立了燃油系统仿真模型。对三种输油方案模型进行了稳态和瞬态仿真,通过对三种机翼油箱输油方案的节点压力、输油流量及供油泵出口压力的比较,分析了不同输油方案的优缺点,该研究对高空长航时类飞机燃油系统的研究具有实用的参考价值。

关键词：高空长航时无人机飞机燃油系统输油方案机翼油箱

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自抗扰实现飞翼布局无人机全包线飞行控制

控制理论与应用 2015年第10期32卷 1370-1377页

作者：张波周洲祝小平西北工业大学无人机特种技术重点实验室陕西西安710065 西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学无人机研究所陕西西安710065

本文以大展弦比飞翼布局无人机为研究对象,基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)理论设计了包含内环姿态控制和外环轨迹控制的全包线飞行控制器.在姿态控制中,提出一种抗时滞LADRC控制方法,可以有效... 详细信息

本文以大展弦比飞翼布局无人机为研究对象,基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)理论设计了包含内环姿态控制和外环轨迹控制的全包线飞行控制器.在姿态控制中,提出一种抗时滞LADRC控制方法,可以有效解决控制延迟和执行机构动态特性引起的LADRC响应振荡;在轨迹控制中,考虑飞翼布局无人机的气动特性,分别设计了高度、航向、侧向偏离等常用飞行模态的跟踪控制器.仿真结果表明,在气动参数存在不确定性及强风干扰的全包线环境中连续飞行时,所设计的控制器具有较好的控制性能和较强的鲁棒特性.与常规全包线控制方案相比,本文设计的全包线飞行控制器待整定参数较少,参数整定过程相对简单,为进一步的工程应用提供了参考.

关键词：无人机飞翼布局全包线自抗扰控制时滞

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基于改进模型的察/打无人机武器分离仿真

西北工业大学学报 2015年第1期33卷 21-25页

作者：朱冰杨涓祝小平西安石油大学电子工程学院陕西西安710065 西北工业大学航天学院陕西西安710072 西北工业大学无人机研究所陕西西安710065

对无人机投放航空炸弹过程中载机、航弹间的气动干扰特性和航弹运动规律进行了数值仿真研究。为得到更加精确地结果,对现有仿真模型进行了改进:考虑了动力学模型中无人机平台在投放过程飞行姿态变化项的影响。应用此方法模拟了典型状态... 详细信息

对无人机投放航空炸弹过程中载机、航弹间的气动干扰特性和航弹运动规律进行了数值仿真研究。为得到更加精确地结果,对现有仿真模型进行了改进:考虑了动力学模型中无人机平台在投放过程飞行姿态变化项的影响。应用此方法模拟了典型状态下基于察/打一体无人机平台的武器投放过程,以获得该过程中更为准确的无人机/航弹运动速度、姿态轨迹,及气动力等信息。算例表明基于改进模型得到的载机、导弹之间的气动干扰和其姿态等结果更加精确。

关键词：无人机武器投放气动干扰数值仿真改进方法

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一种有效的组合导航容错滤波技术研究

西北工业大学学报 2016年第3期34卷 449-455页

作者：耿峰祝小平周洲西安导航技术研究所陕西西安710068 西北工业大学第365研究所陕西西安710072 西北工业大学航空学院陕西西安710072

为解决INS/多天线GNSS/MHS/DNS组合导航系统,一个或多个传感器的导航信息出现错误,导致整个组合导航系统定位精度严重下降甚至无法定位的问题,提出一种多模式联邦高斯和粒子容错滤波技术,提高组合导航系统的鲁棒性。该滤波技术基于无重... 详细信息

为解决INS/多天线GNSS/MHS/DNS组合导航系统,一个或多个传感器的导航信息出现错误,导致整个组合导航系统定位精度严重下降甚至无法定位的问题,提出一种多模式联邦高斯和粒子容错滤波技术,提高组合导航系统的鲁棒性。该滤波技术基于无重置联邦滤波结构,考虑到组合系统的非线性非高斯特性,局部滤波采用高斯和粒子滤波算法,以提高滤波精度,同时利用粒子似然函数方法,进行局部滤波器故障检测并隔离,进而,根据检测与隔离结果,进行全局滤波模式切换与全局最优估计,最终得到精确可靠的导航信息。仿真分析结果表明,多模式联邦高斯和粒子容错滤波技术是有效的,在多个子系统出现故障情况下,组合导航系统仍能提供精确的导航信息。

关键词：导航组合容错故障诊断传感器

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攻击型无人机鲁棒导引律研究

西北工业大学学报 2009年第6期27卷 796-800页

作者：杨俊鹏祝小平西北工业大学陕西西安710072

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律。针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入... 详细信息

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律。针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入系统运动状态轨迹接近角变量,使消除颤振的伪滑动模态边界层宽度随着系统状态到达滑动模态而逐渐减小为零,从而达到了既能消除颤振又能实现精确跟踪的设计目标。通过仿真验证了该导引规律具有攻击弹道平缓、抗目标机动扰动能力强、鲁棒性好、制导精度高的优点。

关键词：无人机滑模变结构控制伪滑动模态导引律

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无人机倾斜转弯非线性飞行控制系统设计

兵工学报 2009年第11期30卷 1504-1509页

作者：杨俊鹏祝小平西北工业大学陕西西安710072

研究无人机(UAV)的倾斜转弯(BTT)飞行控制系统的设计方法,解决UAV高机动倾斜转弯飞行时运动强烈耦合、气动特性强非线性和参数非定常性等特性带来的飞行控制系统设计难题。采用线性二次型最优调节规律对UAV非线性运动零动态系统进行增... 详细信息

研究无人机(UAV)的倾斜转弯(BTT)飞行控制系统的设计方法,解决UAV高机动倾斜转弯飞行时运动强烈耦合、气动特性强非线性和参数非定常性等特性带来的飞行控制系统设计难题。采用线性二次型最优调节规律对UAV非线性运动零动态系统进行增稳调节;运用非线性控制系统中精确反馈线性化方法对UAV非线性系统进行线性化处理;运用滑模变结构控制方法设计了UAV的BTT控制规律,得到由增稳最优调节规律和滑模变结构控制规律构成的UAV的BTT非线性鲁棒飞行控制系统。基于无人机六自由度非线性动力学模型,进行BTT非线性飞行控制系统数字仿真,仿真结果表明:该控制系统即使在扰动条件下也能达到满意的控制品质,控制系统的鲁棒性和控制精度能满足UAV高机动倾斜转弯飞行时的控制要求。

关键词：自动控制技术无人机倾斜转弯反馈线性化零动态鲁棒性