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．     

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。     

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。     

九自由度可控翼伞系统滑翔及稳定性分析

在建立可控翼伞系统九自由度飞行动力模型的基础上,以翼伞面积为４０ｍ~２的可控翼伞系统为例,对其滑翔及稳定性进行仿真计算和分析,并与六自由度模型结果作了比较,着重分析了伞－回收物相对俯仰运动的稳定性,其结果可在系统设计和实验中参考。     

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。     

翼伞系统线目标归航方法

针对运载火箭助推器或子级无控坠落地面落点散布较大的情况,提出一种翼伞系统的线目标归航方法。建立了矩形边界下的归航计算模型,对点目标归航和线目标归航两种方法进行了收缩区域分析;对翼伞归航能力、落区散布边界特征对归航性能的影响进行对比分析,得到了相应的归航策略,并提出在较大散布区域下设置多个着陆区域的工程解决方案;建立动力学和操纵控制模型,对线目标归航过程进行了仿真。结果表明,所提方法对工程有一定的参考价值。     

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。     

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。