可控翼伞系统的滑翔与稳定性分析

可控翼伞系统在飞行器回收领域有广阔的应用前景。本文就可控翼伞系统建立了六自由度数学模型,并用该模型对40m~2可控翼伞系统的滑翔和稳定性进行了仿真计算和分析,研究结果对可控翼伞系统设计和实验有一定参考价值。     

动力伞8自由度动力学建模与仿真

现有文献中的翼伞建模方法多数是针对不带动力情况下的翼伞建模,不能适应动力翼伞的飞行控制。为了实现动力伞的有效控制,首先要建立合理的动力学模型。假设翼伞承载物和软翼之间具有2个自由度,分别建立软翼和承载物体坐标系下的作用力和力矩的平衡方程,通过体坐标系转换和消除翼伞内部状态量,得到有利于实现翼伞控制的8自由度非线性状态方程。仿真表明模型的飞行曲线与飞行实验的结果相一致,验证了模型的有效性。     

翼伞精确空投系统归航轨迹规划与控制?

翼伞归航轨迹规划与控制问题是翼伞系统在一定初始状态下,利用自身可操作性,完成从初始位置到目标位置的转移问题。针对翼伞空投系统不同归航要求,规划出满足精度要求为圆径概率误差（ CEP ）小于40m的归航轨迹并经过一定量的控制完成翼伞空投系统精确空投任务。首先建立翼伞系统状态空间六自由度模型,并在此基础上提出系统简化稳态模型,通过最优控制方法,规划出满足空投要求的最优归航轨迹后对翼伞进行不断控制直至目标点。最后通过Matlab仿真试验,绘出翼伞系统归航轨迹图与控制变化图。     

翼伞精确空投系统归航轨迹规划与控制

翼伞归航轨迹规划与控制问题是翼伞系统在一定初始状态下,利用自身可操作性,完成从初始位置到目标位置的转移问题。针对翼伞空投系统不同归航要求,规划出满足精度要求为圆径概率误差（ CEP ）小于40m的归航轨迹并经过一定量的控制完成翼伞空投系统精确空投任务。首先建立翼伞系统状态空间六自由度模型,并在此基础上提出系统简化稳态模型,通过最优控制方法,规划出满足空投要求的最优归航轨迹后对翼伞进行不断控制直至目标点。最后通过Matlab仿真试验,绘出翼伞系统归航轨迹图与控制变化图。     

可控翼伞气动力及雀降操纵力仿真计算

本文建立了可控翼伞气动力计算的等效翼型—柔性模型以及雀降操纵力计算的双体铰接模型。用曲面涡格法对翼伞的气动力进行了计算,在此基础上,对翼伞的雀降操纵力也进行了计算。     

基于反步法的无人翼伞航迹跟踪控制

为实现无人翼伞飞行器的直线航迹跟踪控制,提出了一种基于模拟对象的可变增益反步跟踪控制方法。基于模拟对象方法得到翼伞飞行器的航迹跟踪误差模型,并针对该模型设计了可变增益反步跟踪控制律,在保证稳定性的同时提高了系统的跟踪精度。将控制器应用于无人翼伞飞行器平面航迹跟踪控制中,仿真实验表明,所设计的控制器可以实现航迹的精确跟踪,且具有很好的鲁棒性。     

冲压式翼伞开伞仿真计算

本文分析了冲压式翼伞开伞的特点,提出了一个展弦向二维开伞模型,建立了伞衣的径向运动方程。在推导系统运动方程和分离体运动方程的基础上,建立翼伞开伞仿真状态方程,用龙格-库塔法求解,给出开伞充满时间、开伞动载、翼伞速度和位置坐标等参数的变化值。本文提供的开伞仿真计算软件包,可用于各类冲压式翼伞的开伞仿真计算。     

基于遗传算法的大型降落伞气动力参数辨识

建立了降落伞回收系统的六自由度动力学及运动模型,针对大型降落伞可观测数据少的特点,设计遗传算法辨识其气动力参数,利用仿真验证了辨识方法的可行性和辨识模型的正确性。结合空投试验录像分析数据,辨识了某型号飞船所采用大型环帆伞的气动力参数,并利用辨识结果对其稳定性进行分析,其结论可作为回收系统设计的理论参考依据。     

基于非线性模型预测的翼伞系统控制研究

翼伞系统在飞行过程中,受外界不确定因素的影响呈现出非线性特性和耦合性．应用非线性模型预测控制理论对翼伞系统飞行控制进行了研究,提出基于非线性模型预测控制的翼伞系统控制律设计方法,并推导出控制律解析式．仿真研究表明,合理地选择泰勒展开级数和预测周期,通过泰勒级数展开并截尾后的翼伞非线性控制系统可以表现出良好的控制性能．     

伞翼无人机线性自抗扰高度控制

针对伞翼无人机参数不确定性和复杂环境干扰敏感的问题,提出一种伞翼无人机线性自抗扰(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)高度控制方法。建立伞翼无人机8自由度飞行动力学模型,并引入风场和降雨模型以更加准确地模拟真实飞行环境。基于LADRC确定总体控制架构,设计线性扩张状态观测器对所有扰动进行估计,并引入误差反馈率在控制中实时补偿。使用该控制方法在多种扰动工况下进行伞翼无人机高度控制仿真实验。仿真结果表明,基于LADRC的高度控制方法能够有效克服内扰和外扰的影响,实现高精度高度控制;与传统PID控制效果相比,LADRC控制器具有更好的抗扰能力和鲁棒性。     

无人动力伞建模及预测控制

建立了无人动力伞6自由度控制模型,依托该模型分析了系统的动力学特性与动态性能,阐述了基于预测控制算法的无人动力伞系统飞行控制律,并在实际飞行条件下,验证飞行控制系统的控制精度。     

多约束条件下无人机航路规划动态评价方法

针对多约束条件的无人机航路规划评价方法缺乏合理性和动态特性的问题,提出了基于无人机六自由度模型的飞行仿真动态评价方法。分析了无人机航路规划的约束条件和影响航路评价的因素,基于某型无人机六自由度飞行动力学模型和飞行控制系统模型建立了无人机飞行仿真系统模型,将航路规划与评价进行有机结合进而进行航路评价方法软件的设计,通过对无人机沿规划航路的仿真飞行参数进行动态特性分析,以更接近真实情况的仿真手段对多约束条件下的航路规划效果进行评价。结果表明,该方法形象直观的实现了对无人机规划航路的动态综合评价,满足工程需求。     

基于IAFSA的四自由度翼伞分段归航设计

为实现翼伞系统的精确空投,需要对其归航轨迹作合理规划。根据翼伞系统自身的运动特性及操纵特性,采用分段归航策略。在四自由度翼伞模型下,利用各轨迹段的几何关系,建立表征轨迹优劣程度的目标函数。基于改进的人工鱼群算法,对目标函数进行参数寻优,进而得到轨迹的设计参数。仿真结果表明,所提出的改进方法能加快算法的收敛速度,所规划的轨迹满足了精确落点和逆风着陆的要求。     

惯组动态测试台误差分析及附加运动补偿算法

为了完成惯组的高精度、大动态测试任务,基于Gough-Stewart平台设计了电动六自由度惯组动态测试台。建立了系统的误差模型并分析了电动缸长度误差对系统精度的影响,分析了电动缸在惯组动态测试台运动过程中产生的被动螺旋附加运动,并对该运动补偿算法进行了研究。对被动螺旋附加运动产生的误差进行量化分析,结果表明,被动螺旋附加运动对惯组动态测试台的位姿精度存在非常显著的影响。为了消除该影响,编制了补偿算法,并将其应用于惯组动态测试台的实时控制系统中。实验结果表明,经过算法补偿后,惯组动态测试台的位姿精度达到了设计指标要求。     

潮流与风对单点系泊系统运动稳定性的影响研究

应用时域仿真的方法研究了风与潮流作用下单点系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度运动微分方程,据此建立了系泊系统的多自由度计算机仿真模型。风与潮流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了数值仿真研究。以潮流速度和系缆长度为分岔控制参数,在参数平面上给出了油轮系泊运动的Hopf分岔集,它将参数平面分为两个系统动力学行为本质不同的区域。研究表明,与潮流(顶流)单独作用的情形相比,顶风条件增加了油轮静止系泊位置的Liapunov稳定性。