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月球探测器悬停控制技术的研究

航天控制 2007年第1期25卷 36-39,45页

作者：雷静周凤岐周军西北工业大学航天学院西安710072

月球探测器近月面定点悬停是月球探测器实现月面软着陆的必要保证。提出一种近月面定点悬停的控制方案,选用常推力液体发动机和脉冲式发动机实现悬停任务。对于常推力液体发动机,以燃耗最省为指标采用最优控制,使月球探测器悬停在特定... 详细信息

月球探测器近月面定点悬停是月球探测器实现月面软着陆的必要保证。提出一种近月面定点悬停的控制方案,选用常推力液体发动机和脉冲式发动机实现悬停任务。对于常推力液体发动机,以燃耗最省为指标采用最优控制,使月球探测器悬停在特定高度上;对于脉冲式发动机采用PID控制,实现月球探测器悬停状态的保持。给出具体设计方法,仿真结果表明方案可行。

关键词：月球探测器悬停最优控制 PID控制

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基于PLC控制的潜艇悬停控制试验平台设计

舰船科学技术 2018年第4X期40卷 208-210页

作者：郭婵东营职业学院石油装备与机电工程学院山东东营257091

在海军装备中,潜艇一直都占有非常重要的地位,潜艇性能的好坏往往会直接决定整个舰队的战斗能力。潜艇的悬停控制系统是整个潜艇中非常重要的一个子系统。本文对悬停控制系统的工作原理进行详细的研究,并设计了一种基于PLC控制技术的试... 详细信息

在海军装备中,潜艇一直都占有非常重要的地位,潜艇性能的好坏往往会直接决定整个舰队的战斗能力。潜艇的悬停控制系统是整个潜艇中非常重要的一个子系统。本文对悬停控制系统的工作原理进行详细的研究,并设计了一种基于PLC控制技术的试验平台,能够真实模拟出潜艇的悬停控制过程,从而提高整个系统的研发效率,也有利于及时发现潜在的设计漏洞,文中通过仿真验证了该控制器的控制性能。

关键词： PLC 潜艇悬停

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相对翻滚目标的悬停控制与地面试验方案研究

相对翻滚目标的悬停控制与地面试验方案研究

作者：张政国防科技大学

学位级别：硕士

本文研究了相对翻滚航天器的悬停任务特性和控制方法,并基于悬吊机构与悬吊式模拟飞行器,开展了地面原型试验方案研究。本文的主要工作如下:推导了相对翻滚航天器的相对动力学模型。推导了追踪航天器相对无外部转矩的失控目标航天器在... 详细信息

本文研究了相对翻滚航天器的悬停任务特性和控制方法,并基于悬吊机构与悬吊式模拟飞行器,开展了地面原型试验方案研究。本文的主要工作如下:推导了相对翻滚航天器的相对动力学模型。推导了追踪航天器相对无外部转矩的失控目标航天器在目标轨道系中的姿轨一体相对动力学模型和追踪器本体系中的姿轨一体相对动力学模型,为航天器悬停控制器的设计建立了基础。研究了相对翻滚航天器的悬停任务特性以及姿轨约束。通过对追踪器本体系的分通道设计,提出了基于模糊与PID混合控制器的悬停控制方法。推导了悬吊式模拟飞行器的动力学模型。研究了无外力矩悬吊模拟飞行器的姿态运动,并探究了摩擦力矩与偏心力矩对其姿态运动造成的影响。研究了悬吊系统控制偏差干扰对模拟器运动造成的影响。建立了地面系下的悬吊式模拟飞行器相对动力学模型,为相似性研究建立了基础。提出了航天器半实物仿真系统总体方案。对地面系与轨道系的相似性进行研究,并给出了评价相似性的误差判别方法。对半实物仿真系统方案进行了验证,通过仿真结果验证了本文提出的控制器的有效性。本文在相对翻滚目标的悬停控制方面取得了一定进展,通过开展地面试验方案研究,验证了控制方法的可靠性与有效性。研究成果对相对翻滚目标的交会对接任务分析设计和控制方法制定具有一定的借鉴价值,为日后的地面原型试验研究提供了参考。

关键词：自主交会翻滚目标悬停控制地面试验相似性半实物仿真

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同方学位论文库

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小型无人直升机悬停小速度段位置控制技术

计算机测量与控制 2012年第4期20卷 966-969页

作者：薛鹏曾国贵严峰祖家奎黄一敏南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016 中国直升机设计研究所无人机部江西景德镇333000

无人直升机在悬停/小速度飞行阶段具有特殊的物理特性,给控制系统的设计带来了诸多技术难题;针对无人直升机悬停/小速度段位置控制的需求,提出了一种基于"姿态角阻尼内回路"的位置控制结构,该控制结构采用内回路姿态角阻尼增稳,外回路... 详细信息

无人直升机在悬停/小速度飞行阶段具有特殊的物理特性,给控制系统的设计带来了诸多技术难题;针对无人直升机悬停/小速度段位置控制的需求,提出了一种基于"姿态角阻尼内回路"的位置控制结构,该控制结构采用内回路姿态角阻尼增稳,外回路位置控制的控制方式;并且针对增稳回路自适应性、抗风补偿和位置控制精度等问题,分别采用前馈自动配平机制与非线性PID控制方法对常规控制律进行改进;仿真验证表明,所提出的控制策略和控制律设计结果达到了较好的控制效果。

关键词：无人直升机悬停小速度非线性位置控制

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潜艇悬停运动模糊控制

舰船科学技术 2013年第7期35卷 42-46,50页

作者：熊瑛颜俐许建中南民族大学湖北武汉430074 中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

潜艇水下悬停是指潜艇在水下无航速时深度保持和变动,它是一个复杂的非线性过程。传统的控制方法缺乏自适应能力,影响了控制效果。模糊控制能够很好地解决上述问题。本文从模糊控制原理出发,确定悬停控制的模糊控制器结构,根据典型的阶... 详细信息

潜艇水下悬停是指潜艇在水下无航速时深度保持和变动,它是一个复杂的非线性过程。传统的控制方法缺乏自适应能力,影响了控制效果。模糊控制能够很好地解决上述问题。本文从模糊控制原理出发,确定悬停控制的模糊控制器结构,根据典型的阶跃响应指定了潜艇悬停的模糊规则,采用Simulink完成自抗扰微分器的程序设计。通过对2种典型工况进行仿真,表明模糊控制器能在潜艇定深悬停中起到很好的控制效果,并具有超调量小、调整时间短及鲁棒性好的优点。

关键词：潜艇悬停模糊控制

基于前缘下垂的提升旋翼悬停气动特性研究(英文)

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2021年第S1期38卷 10-16页

作者：厉聪聪史勇杰徐国华马太行上海飞机设计研究院上海201210 南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

针对直升机旋翼悬停时,大拉力附近悬停效率降低的情况,本文建立了基于前缘下垂的提升旋翼悬停气动特性的数值模拟方法,以积分形式的雷诺平均N-S方程为主控方程。首先以VR-12翼型为研究对象,研究前缘下垂角度对二维翼型气动特性的影响分... 详细信息

针对直升机旋翼悬停时,大拉力附近悬停效率降低的情况,本文建立了基于前缘下垂的提升旋翼悬停气动特性的数值模拟方法,以积分形式的雷诺平均N-S方程为主控方程。首先以VR-12翼型为研究对象,研究前缘下垂角度对二维翼型气动特性的影响分析。其次,以修改后的7A旋翼为研究对象,探究了桨叶r/R=0.75~1位置处不同的前缘下垂角度对悬停状态的气动特性的影响。研究发现,前缘下垂对大迎角附近的二维翼型及三维悬停旋翼的气动特性均有较为明显的提升,并且能够有效抑制失速涡的生成。

关键词：直升机旋翼悬停前缘下垂气动特性

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无人直升机悬停状态位置及航向控制技术研究

无人直升机悬停状态位置及航向控制技术研究

作者：徐凯铭南京航空航天大学

学位级别：硕士

悬停是无人直升机的飞行特色,也是最重要的飞行功能之一。原有飞行控制律解决了基本飞行问题,然而飞行性能不足。本文针对无人直升机悬停控制中几个亟需解决的问题,提出了改进方案。首先,针对课题组缺少置信度高、易用的数学模型的问题... 详细信息

悬停是无人直升机的飞行特色,也是最重要的飞行功能之一。原有飞行控制律解决了基本飞行问题,然而飞行性能不足。本文针对无人直升机悬停控制中几个亟需解决的问题,提出了改进方案。首先,针对课题组缺少置信度高、易用的数学模型的问题,本文研究了Rotorlib软件建模的方法,并针对其线性化的样例无人直升机高阶模型作降阶处理及对象特性分析,为控制律设计及仿真验证打下基础。其次,针对大气扰动下悬停位置精度不足的问题,本文提出了基于地速的位置控制,并形成两种悬停方式:地速悬停和基于地速的高精度悬停,满足了不同的悬停需求。其中基于地速的高精度悬停在大气扰动下的位置精度显著提高。针对悬停段原有航向控制对干扰适应性不足的问题,本文设计了一种基于指令内回路的航向控制方法。该结构以偏航角速率为控制核心,符合无人直升机的特性。对比分析表明改进航向控制加强了对航向干扰的适应性,航向通道的稳定性得到提高。接着,为了搭建控制律快速验证平台,本文设计了等效仿真环境,重点开发了等效飞控软件和仿真模型软件。等效飞控采用windows移植版的实时内核?cos-II,保证导航控制模块“等效”性。仿真模型软件基于二次封装的Rotor Lib模型库开发,提高了易用性。最后,综合对比验证控制律。综合仿真结果表明:本文设计的控制律提高了飞行性能,更适合样例无人直升机使用。悬停回转的试飞验证也表明了本文所设计的控制律的可行性。

关键词：无人直升机 Rotorlib 悬停位置控制航向控制等效飞控

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平流层飞艇的定点悬停制导方法研究

平流层飞艇的定点悬停制导方法研究

作者：王鑫上海交通大学

学位级别：硕士

平流层飞艇是理想的浮空器应用平台,在对地监测、灾害预警和通信中继等方面具有广阔前景。平流层飞艇可以携带大载荷长期驻空,悬停在固定位置长时间执行任务,具备独特的对地凝视功能。平流层飞艇自身状态参数与环境风场数据的估计和设... 详细信息

平流层飞艇是理想的浮空器应用平台,在对地监测、灾害预警和通信中继等方面具有广阔前景。平流层飞艇可以携带大载荷长期驻空,悬停在固定位置长时间执行任务,具备独特的对地凝视功能。平流层飞艇自身状态参数与环境风场数据的估计和设计恰当的悬停制导律是实现平流层飞艇悬停的关键。论文在对环境风场与飞艇自身参数进行精确估计的基础上,利用模糊PID控制方法对平流层飞艇的粗制导和精确制导过程进行设计,并验证了方法的制导效果。首先根据飞行力学建立了平流层飞艇的六自由度非线性模型。其次提出了一种综合多种测量数据,通过解耦分析,利用无迹卡尔曼滤波估计环境风场与飞艇自身参数的方法,并根据飞行试验获得数据对方法进行了验证。之后,将悬停制导过程划分为粗制导与精确制导两步,并明确每阶段的制导目标。最后采用模糊PID控制方法对粗制导阶段的广义比例引导律和迎角跟踪以及精确制导阶段的航速跟踪和侧滑角跟踪分别进行了设计并进行了数字仿真。研究结果表明:论文提出的飞艇参数与风场环境估计方法可以对相关数据进行实时估计。广义比例引导律在引导飞艇过程中效果良好,模糊PID控制方法对飞艇迎角、侧滑角和航速控制效果良好,满足了悬停制导的需要。论文的研究对平流层飞艇的悬停制导提供了一定的参考。

关键词：平流层飞艇悬停模糊控制比例制导律

弯度对褶皱翼型滑翔和悬停气动性能影响的研究

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弯度对褶皱翼型滑翔和悬停气动性能影响的研究

作者：赵苏苏浙江大学

学位级别：硕士

近年来,微型飞行器(Micro Air Vehicles, MAVs)因其在军/民用领域广泛的潜在应用价值而受到了科学家们越来越多的关注。研究表明,当雷诺数降低时,高雷诺数下适用于宏观飞行器的流线型翼型的气动性能急剧恶化。因而,适用于MAVs的高效翼... 详细信息

近年来,微型飞行器(Micro Air Vehicles, MAVs)因其在军/民用领域广泛的潜在应用价值而受到了科学家们越来越多的关注。研究表明,当雷诺数降低时,高雷诺数下适用于宏观飞行器的流线型翼型的气动性能急剧恶化。因而,适用于MAVs的高效翼型亟待发展。蜻蜓既适合滑翔又适合悬停飞行的褶皱翼型是一个很好的备选翼型。为了研究弯度改变对褶皱翼型气动特性的影响,受有弯度NACA翼型的启发,通过给常规褶皱翼型附加弯度,构造出有弯度褶皱翼型,并采用二阶插值格式的格子Boltzmann方法对其进行研究。对于滑翔飞行,数值结果表明,弯度增大,褶皱翼型升阻力均随之增大。小攻角下,弯度对褶皱翼型的气动特性影响相对较小,然而,流动充分分离时,弯度可以显著改善褶皱翼型的气动特性。对于悬停飞行,数值结果表明,对于本研究涉及的任何拍动幅值和轨迹,弯度增加,力的正负峰值之间的幅度都会稍稍增大。当弯度改变时,拍动幅度越大,翼型受益越大。不同的拍动轨迹按其从弯度改变所获的收益大小按从小到大的顺序依次为：椭圆、双“8”字、直线和“8”字轨迹。

关键词：弯度褶皱翼型气动特性滑翔悬停