基于PD控制的航天飞行器控制系统的设计与实现

当前的飞行器控制系统在运行过程中容易受到噪声因素的干扰,对飞行器的控制存在滞后性和片面性,无法直观描述飞行器的运行状态,设计并实现了一种抗干扰能力强的航天飞行器控制系统,给出了无刷直流电机、电源电路、无线通信模块以及RS-232接口的硬件设计原理,给出了系统主控中心的人机交互界面组成;通过PD算法运算出不同电机的调整量,按照运算出的调整量控制电机的PCA模块,进而控制飞行器电机的转速,调整飞行器的姿态,克服干扰;实验结果说明,该种系统可对飞行器的各种飞行攻角进行准确的控制,该种系统的控制效率参数优于传统系统。     

多新息优化MFAC控制律在网络控制系统中的应用

网络控制系统建模难度大或代价高,并且网络环境受时延、丢包、其他节点干扰的影响时刻都在变化,使用传统的控制方法已经难以满足控制要求,在网络控制系统中引入仅利用当前在线数据的无模型自适应控制,从而避开了系统建模问题,同时为了更好地适应网络环境变化,将多新息理论应用于无模型方法的控制律计算,加快其收敛速度,达到准确快速控制的目的;利用TrueTime仿真工具箱,搭建了一个以太网网络控制系统的仿真平台;仿真结果证实了无模型自适应控制算法在非线性系统下的控制效果优于PID,并且证实了使用多新息理论改进无模型控制律算法的有效性。     

基于VTOL飞行器的滑模控制器设计

垂直起降（Vertical takeoff and landing,VTOL）飞行器是具有3个自由度、2个控制输入的非线性欠驱动控制系统,为了解决严重耦合的VTOL欠驱动系统的输出跟踪问题,首先将VTOL动力学模型解耦成一个最小相位系统和一个非最小相位系统,然后分别针对这两个解耦子系统设计滑模控制器,并通过Lyapunov理论证明系统的稳定性,最后仿真结果表明所设计的滑模控制器实现了对轨迹的无稳态误差跟踪,具有较好的鲁棒性,能够为此类欠驱动系统的输出跟踪问题提供设计参考。     

基于自抗扰技术的四旋翼飞行器视觉伺服控制器设计

基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器视觉伺服控制器克服了惯性传感器无法获取位置信息的缺点,提高了飞行器的灵活性,能够胜任更复杂的任务;文章主要针对基于四旋翼无人飞行器的视觉伺服控制技术问题展开相关研究;选用基于HSV颜色空间的颜色特征提取的方法实现目标跟踪,再通过三角形法则确定飞行器与目标在世界坐标下的相对位置,最后引入自抗扰控制技术设计了水平位置控制器与姿态控制器;通过实验结果分析,文章设计的飞行器视觉伺服控制器可以准确地跟踪目标并实施高精度定位,并且控制系统鲁棒性强,跟踪误差小,能够有效地完成视觉伺服控制任务。     

基于激光雷达的多旋翼飞行器实时避障系统

针对多旋翼飞行器的障碍物规避问题,提出一种基于激光雷达的自主飞行多旋翼飞行器避障系统,实现多旋翼飞行器自主飞行的实时避障;该避障系统针对静态、低速运动障碍物,综合飞行器本体姿态、速度、加速度等状态信息,建立基于改进势场法的避障模型和算法;在机器人操作系统(ROS,Robot Operating System)平台进行该避障系统的软件实现,其通过串口与飞控进行通信,完成多旋翼飞行器的自主避障飞行;同时,为了使该系统能在强光环境正常工作,在不影响系统实时性的前提下,对激光雷达的干扰问题进行优化设计;大量实验表明:该避障算法计算量小,能够保证避障系统的实时性,在机体慢速以及低速运动(机体与障碍物之间的相对运动速度小于等于3 m/s)的场景中能够正确检测范围6 m内,并迅速规避障碍物。     

基于改进单神经元的四旋翼PID控制器设计

针对传统PID控制算法对四旋翼飞行器的姿态角进行控制时,其控制参数很难随着环境的变化进行自整定,进而影响四旋翼飞行器的稳定性的问题,提出了一种改进的PID控制算法;该算法通过改进单神经元中的K值公式提高了K_p、K_i、K_d的学习速率,从而提高了系统的响应速度;通过增加超调惩罚措施,通过适当的放大或缩小超调,可以使系统超调达到最小;通过与增量型PID、标准二次型单神经元PID算法进行比较,并且进行仿真实验;结果表明:所提方法具有参数自整定能力强且快速响应、鲁棒性强及稳定性好。     

微型飞行器的自抗扰控制器设计

微型飞行器具有高度的非线性特性,且气动参数具有不确定性,难以建立精确的数学模型;为实现其姿态、速度、以及高度的精确鲁棒控制,基于自抗扰控制方法设计了微型飞行器速度回路和高度回路的控制器。首先建立了微型飞行器的非线性模型,然后利用扩张状态观测器对飞行器状态和气动不确定性因素进行了估计,并通过非线性反馈对模型不确定性部分和状态耦合进行补偿,实现了纵向通道的解耦控制。通过仿真对所设计的控制器进行性能验证,结果表明自抗扰控制器能够实现对微型飞行器的快速稳定控制,且不依赖于精确的飞行器数学模型,具有良好的鲁棒性。     

基于CAN总线网络控制系统的混合调度算法研究

文章以CAN总线为研究对象,在网络控制系统中,经过对原有动、静态调度算法及采用分级调度机制的混合调度算法(MTS)的分析和研究,提出了一种改进的混合调度算法IMTS;在IMTS算法中,采用动态调度算法LLF或EDF来调度硬实时性消息;采用静态调度算法DM,并分别结合RM算法或先来先服务策略来调度软实时性消息和非周期非实时性消息;最后利用基于Matlab/Simulink仿真环境下的TrueTime-1.5工具箱分别对一般的MTS算法和改进的IMTS算法进行仿真比较,分析了IMTS算法对网络控制系统性能的影响,该算法取得了较理想的调度效果。     

基于FPGA的多速率信号发送器的设计

针对传统多速率信号发送器信号的非线性失真大、可调性差等问题,文中提出了一种基于FPGA与DAC5682的新型的设计方案。方案中着重介绍了DAC5682数模转换模块的实现方式以及多速率信号处理算法的实现。DAC模块可以同时实现4通道的数模转换,采样率可以达到1Gsps。同时,为了验证FPGA算法设计的可靠性,文中首先通过MATLAB平台对算法进行了仿真建模分析;然后通过硬件描述语言将算法移植到FPGA电路上,在modelsim中实现了综合后仿真;最后给出了仿真波形。通过仿真验证,发送器具有良好的滤波效果,并可根据实际需求灵活的对基带频率以及变换后的混频模块进行相应的变换和升级。通过FPGA+DAC的设计,简化了系统结构,还能较为高效的实现系统中的各项技术指标。该系统可以广泛应用与移动通信系统中。     

基于PLC的40 kW发射机控制系统的设计与实现

根据广播发射机实际的控制要求,设计了以PLC作为核心控制器的40 kW发射机控制系统,概述了系统的硬件设计,详细介绍了基于集成开发环境的软件设计;经过实验室测试和现场联调,该系统实现了对发射机的开关机控制、数据实时监测、故障分析及处理、历史信息记录及查询、参数设置等功能,不仅能够满足发射机所有的控制要求,还具备强大的远程控制能力和人机交互能力,有良好的可靠性和实时性。     

LMI-Based Delayed Output Feedback Controller Design for a Class of Fractional-Order Neutral-Type Delay Systems Using Guaranteed Cost Control Approach

In this research work, we deal with the stabilization of uncertain fractional-order neutral systems with delayed input. To tackle this problem, the guaranteed cost control method is considered. The purpose is to design a proportional–differential output feedback controller to obtain a satisfactory performance. The stability of the overall system is described in terms of matrix inequalities, and the corresponding analysis is performed in the perspective of Lyapunov’s theory. Two application examples verify the analytic findings.     

微小型球形飞行器飞行控制系统设计

根据微小型球形飞行器的结构特点和工作原理,设计了一套基于ARM Cortex-M3 STM32F103RBT6微控制器的飞行控制系统,进行了主要模块的功能设计与性能分析,给出了研究结论与选型依据,还设计并完成了姿态传感器两轴转台实验和飞行器室内飞行试验。测试结果表明,该控制系统的姿态传感器姿态测量精度高,能够为飞行控制提供姿态参考信息;飞行器能够圆满实现空中悬停、低空机动等飞行动作,且空中飞行姿态稳定、实时、可靠。该飞行控制系统功能可靠、性能稳定,能够较好地满足微小型球形飞行器的飞行控制要求,具有一定的实用性与扩展性。     

飞控系统控制信息自动采集处理模块与自测试设计

介绍一种机载飞控系统飞控计算机对各种控制信息（包括离散量、模拟量和串行数据）进行数字化控制、实时采集、监控和处理的接口模块设计方法,从工程应用角度出发,阐述了模块的设计思路以及工程实现,给出原理框图和测试流程。在某型飞机的实际应用中,实现了32路离散量输入输出、16路模拟量输入输出、6路ARINC429串行数据收发、4路ARINC422串行数据收发以及4路ARINC232串行数据收发的功能,自测试覆盖率达100%。因该模块的接口形式和接口数量可根据实际需要进行增减,故具有很强的典型性和通用性,可适用于各类型的机载飞控系统。     

飞行模拟器目标显示变焦距系统设计

介绍了飞行模拟器的原理及方案。讨论了飞行模拟器中目标显示变焦距成像系统的光学设计方案。探讨了垂轴放大率时的变焦距系统的特性 ,在垂轴放大率时变倍组和补偿组的共轭距均处于极值 ,在此处补偿组进行平滑换根 ,使补偿组位移曲线的上半段与下半段平滑相连 ,可以让补偿组也为整个系统变倍作出贡献 ,使得凸轮导程缩短 ,达到减小系统外形尺寸的目的。利用阻尼最小二乘法拟合出整个变焦过程中系统最佳像面的位置曲线 ,并按此设计凸轮曲线 ,即可保证系统在整个变焦过程中成像质量均处于最佳状态。成功地将上述思路应用于飞行模拟器变焦距成像系统中 ,取得了很好的效果     

多旋翼无人机地面控制站软件系统设计与开发

针对多旋翼无人机自主飞行实时监控需求,开发了一套完整的多旋翼无人机地面控制站软件系统。根据多旋翼无人机地面控制站软件总体设计分析,基于功能模块化思想,分别设计并实现了飞行监控、飞行任务管理、二维与三维结合的导航电子地图以及数据库技术等功能,为无人机的实时监控提供了有力保障。地面控制站软件系统的三个用户主界面简约美观,能够实时切换,便于地面操作员对无人机的飞行监管。最后,通过某型多旋翼无人机的飞行作业,对地面控制站软件系统进行了全方位测试。实验测试有效地证实了该地面控制站软件系统具有完善的监控功能,操作简便,完全满足无人机地面控制站需求,已经作为标配软件提供给用户使用。     

Feedback control strategies for the Liu chaotic system

This Letter proposed three strategies of the dislocated feedback control, enhancing feedback control and speed feedback control of the Liu chaotic system to its unstable equilibrium points. It is found that the coefficients of enhancing feedback control and speed feedback control are smaller than those of ordinary feedback control, so, the complexity and cost of the system control are reduced. Theoretical analysis and numerical simulation are given, revealing the effectiveness of these strategies.     

反作用控制系统电磁阀PWM控制技术研究

针对反作用控制系统（Reaction Control System,RCS）快速响应电磁阀频繁工作的特性,从节能控制的角度出发,设计了一种基于脉宽调制（Pulse Width Modulation,PWM）技术的电磁阀控制驱动方案。建立电磁阀电路模型,通过仿真计算,确定了PWM频率及占空比对电磁阀线圈电流的影响,为电磁阀驱动电路参数的选取提供依据。搭建RCS电磁阀电流测试平台,设定PWM占空比为50%,试验结果表明：流经电磁阀的保持电流仅为开启电流的1/2,既能保证电磁阀正常开启,又避免了电磁阀处于高负载工作状态,有效地验证了该节能控制方案的正确性。     

�����ļ��ܵ�������Ƕ��ʽ�������

提出了一种大功率四极管调制器的嵌入式反馈控制系统的设计方法。该系统以DSP为控制核心,采用闭环反馈控制,开发了大功率四极管的高压端控制器,并在系统反馈信号传输中采用一种新的改进型VF光纤隔离传输方案,提高了反馈信号的传输速度。实验结果表明,该嵌入式反馈控制系统简化了HL-2A装置原有的系统,极大地提高了系统响应速度,改善了四极管输出性能,且工作可靠稳定。     

大功率四极管调制器的嵌入式控制设计

提出了一种大功率四极管调制器的嵌入式反馈控制系统的设计方法。该系统以DSP为控制核心,采用闭环反馈控制,开发了大功率四极管的高压端控制器,并在系统反馈信号传输中采用一种新的改进型VF光纤隔离传输方案,提高了反馈信号的传输速度。实验结果表明,该嵌入式反馈控制系统简化了HL-2A装置原有的系统,极大地提高了系统响应速度,改善了四极管输出性能,且工作可靠稳定。     

Stochastic impulsive control for the stabilization of Lorenz system

This paper derives some sufficient conditions for the stabilization of Lorenz system with stochastic impulsive control.The estimate of the upper bound of impulse interval for asymptotically stable control is obtained.Some differences between the system with stochastic impulsive control and with deterministic impulsive control are presented.Computer simulation is given to show the effectiveness of the proposed method.