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无人旋翼机线性自抗扰航向控制

仪器仪表学报 2013年第8期34卷 1894-1900页

作者：彭艳刘梅罗均谢少荣上海大学机电工程与自动化学院上海200072

研究无人旋翼机器人在干扰情况下的航向控制问题。无人旋翼机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,难以建立精确的数学模型,并且易受外部扰动影响,很难达到良好的控制性能。针对这一问题提出基于线性自抗扰控制(... 详细信息

研究无人旋翼机器人在干扰情况下的航向控制问题。无人旋翼机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,难以建立精确的数学模型,并且易受外部扰动影响,很难达到良好的控制性能。针对这一问题提出基于线性自抗扰控制(linear adaptive disturbance rejection control,LADRC)的航向控制方法,通过设计扩张线性状态观测器对未知模型和外界干扰进行实时估计并进行在线补偿。以自主研制的无人旋翼机为例,建立其航向动力学方程,把通道间的交叉耦合影响视为不确定扰动,将其与外部干扰作为扩张状态,利用观测器带宽确定观测器增益,设计线性扩张状态观测器来跟踪各阶扩张状态变量,为说明LADRC的有效性,选用PD控制为非线性状态误差反馈控制律实现航向控制。仿真以及试验结果表明在外部扰动或模型结构参数发生变化时控制器仍可获得理想的动态性能,具有很好的适应性和鲁棒性。

关键词：无人旋翼机线性自抗扰控制扩张线性状态观测器航向控制

基于在线自优化PID算法的USV系统航向控制

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机器人 2013年第3期35卷 263-268,275页

作者：胡志强周焕银林扬刘铁军中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院大学北京100049 东华理工大学机械与电子工程学院江西南昌330013

为了提高USV(水面机器人)系统在不同海况下的鲁棒性、解决USV系统耦合项纵向速度对航向的影响,提出在线自优化PID控制算法.此控制算法以状态误差与系统纵向速度为自变量,构建各控制参数的在线调整函数.利用李亚普诺夫函数法验证了所构... 详细信息

为了提高USV(水面机器人)系统在不同海况下的鲁棒性、解决USV系统耦合项纵向速度对航向的影响,提出在线自优化PID控制算法.此控制算法以状态误差与系统纵向速度为自变量,构建各控制参数的在线调整函数.利用李亚普诺夫函数法验证了所构建控制算法的稳定性.不同海况下的USV系统自主航向试验表明,在线自优化PID控制参数能够根据USV系统纵向速度与航向误差在线优化,在不同海况下具有较强的抗干扰能力与鲁棒性,且航向超调量降低到1.5%以下,无静态误差.

关键词：水面机器人航向控制 PID控制海洋试验

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基于自调整神经元的无人直升机航向控制方法

机械工程学报 2007年第12期43卷 137-143页

作者：姜哲赵新刚韩建达王越超中国科学院沈阳自动化研究所机器人学实验室沈阳110016

直升机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,传统的比例积分微分(Proportional integral differential,PID)方法很难达到良好的控制性能。基于以上原因,通过把自调整神经元与滑模控制相结合,提出一种能够解决带... 详细信息

直升机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,传统的比例积分微分(Proportional integral differential,PID)方法很难达到良好的控制性能。基于以上原因,通过把自调整神经元与滑模控制相结合,提出一种能够解决带有输入非线性的航向自适应控制方法。与常规自适应控制相比,用滑模条件代替误差函数作为目标函数,使控制器在保证闭环稳定性的同时,能够进一步使跟踪误差满足期望精度。证明了该方法的稳定性,针对实际模型直升机试验平台航向动力学模型的仿真结果,以及与传统PID方法的比较都表明了该方法的有效性。

关键词：自调整神经元输入非线性直升机航向控制

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一种低速情况下无尾飞翼飞机航向控制方法

西北工业大学学报 2015年第1期33卷 70-75页

作者：屈晓波章卫国史静平倪烨斌西北工业大学自动化学院陕西西安710072

无尾飞翼飞机通常使用开裂式阻力方向舵或者嵌入式操纵面来解决其航向控制问题。开裂式阻力方向舵对飞机的航向控制机理与传统方向舵不同,其舵效随舵偏角的变化呈非线性特性,且在较大迎角时会产生操纵反效现象,诱发航向振荡,产生飞行事... 详细信息

无尾飞翼飞机通常使用开裂式阻力方向舵或者嵌入式操纵面来解决其航向控制问题。开裂式阻力方向舵对飞机的航向控制机理与传统方向舵不同,其舵效随舵偏角的变化呈非线性特性,且在较大迎角时会产生操纵反效现象,诱发航向振荡,产生飞行事故。针对此问题,利用CFD方法分析了某小型无尾飞翼飞机开裂式阻力方向舵的操纵特性,提出一种基于迎角反馈的开裂式阻力方向舵预偏差动控制方法,并进行了非线性数值仿真和试飞验证。结果表明:该方法可以改善开裂式阻力方向舵的非线性特性,解决操纵反效问题,增强无尾飞翼飞机低速飞行时的航向控制性能。

关键词：无尾飞翼飞机开裂式阻力方向舵航向控制非线性操纵反效

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风帆助航船舶自启发评价迭代滑模航向控制

哈尔滨工程大学学报 2017年第11期38卷 1727-1732页

作者：沈智鹏张晓玲大连海事大学信息科学技术学院辽宁大连116026

针对风帆助航船舶运动模型具有时变非线性和受海洋环境扰动作用的特点,本文提出一种带自适应启发评价的模糊非线性迭代滑模航向控制方法。该方法采用双曲正切函数构造系统状态的迭代滑模函数,利用滑模面反馈设计控制增量,避免了对系统... 详细信息

针对风帆助航船舶运动模型具有时变非线性和受海洋环境扰动作用的特点,本文提出一种带自适应启发评价的模糊非线性迭代滑模航向控制方法。该方法采用双曲正切函数构造系统状态的迭代滑模函数,利用滑模面反馈设计控制增量,避免了对系统未知项和外界扰动的观测,并结合模糊系统对滑模控制参数进行优化,增强控制器的自适应性。通过定义一种控制舵角抖振观测变量与自适应启发评价函数,对所构建模糊系统的结构参数进行动态调节和优化,以进一步降低控制舵角的抖振作用。应用"文竹海"号散货船数学模型进行控制仿真,结果表明所设计控制器能有效地处理模型参数摄动和海洋环境扰动,控制性能良好,具有强鲁棒性。

关键词：风帆助航船航向控制自适应启发评价模糊系统迭代滑模控制器设计舵角抖振鲁棒性

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小展弦比飞翼布局航向控制的组合舵面研究

航空学报 2013年第11期34卷 2435-2442页

作者：张彬乾马怡褚胡冰陈真利陈迎春西北工业大学航空学院陕西西安710072 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究所上海201210

航向控制是飞翼布局设计急需解决的关键技术之一。采用数值模拟方法,研究了小展弦比飞翼布局嵌入式阻力舵(SSD)的航向操纵及其耦合特性,针对滚转力矩大等耦合气动问题,提出了一种由嵌入式阻力舵与升降副翼构成的航向操纵组合舵面。研究... 详细信息

航向控制是飞翼布局设计急需解决的关键技术之一。采用数值模拟方法,研究了小展弦比飞翼布局嵌入式阻力舵(SSD)的航向操纵及其耦合特性,针对滚转力矩大等耦合气动问题,提出了一种由嵌入式阻力舵与升降副翼构成的航向操纵组合舵面。研究了组合舵面的航向操纵规律及其耦合特性,揭示了其流动机理。研究结果表明:组合舵面具有很强的航向操纵和解耦能力,通过阻力舵偏度与升降副翼偏度的优化匹配,可显著减小或消除耦合滚转,使升力与俯仰特性得到恢复,很好地解决了小展弦比飞翼布局航向操纵及其耦合问题,具有舵面少、效率高等特点,是无尾布局航向控制的有效手段,应用前景广阔。

关键词：飞翼布局航向控制组合舵面嵌入式阻力舵数值模拟

基于障碍度-秩和比模型的船舶航向控制器性能测试评价方法研究

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中国造船 2023年第5期64卷 286-291页

作者：陈然刘佳仑李诗杰杨帆关宏旭武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063 武汉理工大学航运学院武汉430063 武汉理工大学内河航运技术湖北省重点实验室武汉430063

提出了一种基于障碍度-秩和比模型的船舶航向控制器性能测试评价方法。采用层次分析法确定指标权重,应用障碍度模型分析影响控制器性能的因素,然后将障碍度导入秩和比模型,建立了船舶航向控制器性能评价模型。实例分析结果表明,论文提... 详细信息

提出了一种基于障碍度-秩和比模型的船舶航向控制器性能测试评价方法。采用层次分析法确定指标权重,应用障碍度模型分析影响控制器性能的因素,然后将障碍度导入秩和比模型,建立了船舶航向控制器性能评价模型。实例分析结果表明,论文提出的方法是有效和可靠的,可应用于优化各种控制器的主要影响因素。

关键词：智能船舶航向控制障碍度模型秩和比模型

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飞翼布局组合舵面航向控制特性综合研究

航空学报 2020年第6期41卷 164-178页

作者：周铸余永刚刘刚陈作斌何开锋中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

寻求高效实用的航向控制措施一直是飞翼布局飞行器设计的难点。提出了一种由外翼上翼面嵌入式阻力舵和其相对应的后缘副翼组成的组合舵航向控制措施,通过CFD方法、风洞试验和模型飞行试验3种研究手段,综合研究了单独部件和组合舵在低速... 详细信息

寻求高效实用的航向控制措施一直是飞翼布局飞行器设计的难点。提出了一种由外翼上翼面嵌入式阻力舵和其相对应的后缘副翼组成的组合舵航向控制措施,通过CFD方法、风洞试验和模型飞行试验3种研究手段,综合研究了单独部件和组合舵在低速、亚声速时的航向控制特性。结果表明:单独阻力舵的航向控制能力比较强,但与纵横向力矩耦合严重,需与其他舵组合使用;单独副翼的航向控制能力很弱,且与纵横向力矩耦合非常严重,建议不单独作为航向控制措施使用;组合舵的航向控制能力强,选取阻力舵与副翼的舵偏角角度差在0°~5°范围的组合舵方案,可以大幅度削弱与纵横向的力矩耦合程度,实现操纵舵面解耦设计;无论单独部件,还是组合舵,舵偏角为0°~6°范围的力矩变化规律较差,建议通过预置舵偏角等方式避开此角度区域。

关键词：飞翼嵌入式阻力舵副翼航向控制亚声速 CFD方法风洞试验模型飞行试验

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飞翼无人机地面滑跑建模与航向控制

系统仿真学报 2008年第24期20卷 6759-6762页

作者：张华亮周洲西北工业大学航空学院陕西西安710072

无人机在地面滑跑阶段的运动特性与空中飞行阶段不同,建立无人机在这一阶段的数学模型,对进一步研究实现无人机安全的自动起降有重要意义。以飞翼布局无人机为研究对象,对其进行详细的受力分析,建立了地面滑跑阶段的非线性数学模型;采... 详细信息

无人机在地面滑跑阶段的运动特性与空中飞行阶段不同,建立无人机在这一阶段的数学模型,对进一步研究实现无人机安全的自动起降有重要意义。以飞翼布局无人机为研究对象,对其进行详细的受力分析,建立了地面滑跑阶段的非线性数学模型;采用主轮不对称刹车与阻力方向舵协调控制的方案进行无人机滑跑时的航向控制,并在Matlab/Simulink平台上进行仿真,由仿真结果表明模型可用。

关键词：无人机滑跑数学模型航向控制仿真