微小型无人直升机动力学建模与仿真

无人直升机动力学建模一直是国内外无人直升机系统研究的重点和难点,对微小型无人直升机动力学建模方法进行了描述。在进行动力学建模时,力求在保持无人直升机动力学特性的基础上采用最小复杂度的模型,并采用simulink工具简化模型开发过程。最后给出了相应的仿真算例,计算结果表明,通过该方法建立的动力学模型可以很方便的用于飞控系统设计。     

基于Linux的小型无人直升机实时仿真系统构建

小型无人直升机是一个极具挑战性的多学科交叉前沿性研究课题.这里重点介绍基于Linux的小型直升机仿真系统的构建过程及其相关软件实现.首先对小型直升仿真系统的整体架构进行详细的说明.然后基于Linux平台对仿真系统的几个主要程序模块代码进行编写,利用FLTK图形界面库和Mesa/0penGL实现了小型直升机实时3D飞行状态显示和状态控制面板,可视化仿真及实时运动特性再现的过程.仿真系统的运行结果表明,仿真系统具有独特的优势和很好的开发前景.在今后对小型无人直升机的自主飞行研究当中,可以起到很好的辅助作用.整个仿真系统以模块化实现.具有良好的移植性,便于今后对系统进行功能补充.     

一种基于线性化直升机数学模型的仿真系统

为了配合飞行控制系统的设计和开发,本文设计了一种基于线性化直升机数学模型的半物理仿真系统。重点讲述了仿真系统的系统结构以及各个组成部分的功能,描述了线性化直升机仿真模型的基本原理和实现过程,并以航线飞行为例给出了仿真过程和仿真结果。实际使用表明,本系统具有结构简单、仿真准确、可靠性高的特点,达到了设计要求。     

直升机光电干扰仿真建模研究

对直升机光电干扰仿真建模的内容及机理进行了分析,提出了建立直升机光电干扰模型的方案、可行性及实现的途径．确定了直升机、导弹的运动学和动力学模型;干扰弹运动学模型;红外干扰机的干扰机理模型．通过对直升机光电干扰仿真建模的研究,有助于通过仿真来对光电干扰策略的干扰效果进行前期的评估。     

无人直升机飞控半物理仿真系统设计

本文结合飞行控制律的设计,开发了一种可以对飞控系统各功能进行验证的半物理仿真系统,通过样例仿真试验,验证了设计的半物理仿真系统的有效性。     

悬停直升机回波特性与检测仿真分析

分析了低空悬停直升机旋翼回波信号的模型和特性,提出了相应的检测方法,包括时域信号检测法和时、频域信号联合检测法,并用MATLAB进行仿真验证.结果表明,在L波段选择合适的脉冲重复频率和积累时间,对低空、超低空飞行或悬停的直升机是可以检测的.     

微小型无人机动力装置建模与仿真研究

为了满足精确建立微小型无人机仿真模型的要求,对直流电机定距螺旋桨动力系统进行分析,融合动量法和叶素法相,针对不同来流条件下的螺旋桨受力进行分析,精确确定不同来流条件下螺旋桨迎角、诱导速度,应用迭代法完整计算动力系统实时动态特性。应用Matlab搭建动力装置仿真模型进行仿真验证,并应用六分量天平进行试验测量,其试验结果结果证明了其精确有效性。     

无人直升机大屏幕多通道视景飞行仿真技术

为了更好地演示无人直升机飞行控制的仿真效果,开发了无人直升机飞行控制多通道视景仿真平台,该平台使用3个通道在弧形大屏幕上演示仿真效果。软件部分使用Visual C++6.0编程,利用Creator软件建立无人直升机三维模型和飞行场景,采用Vega软件实现动画显示效果。硬件部分由3台计算机、3台投影仪和2个控制杆组成,实现多通道视景仿真数据的传输及同步,以及三通道视锥配置,并实现三通道渲染场景的无缝拼接。通过无人直升机在此平台上的飞行仿真证明,该多通道视景仿真系统比传统视景系统的显示效果更为突出。     

直升机目标微多普勒分析和仿真

首先分析直升机目标回波组成,提取了旋翼回波微多普勒,通过仿真,分析比较了不同叶片数目和不同入射角时旋翼回波微多普勒,表明旋翼微多普勒分布特征与入射角无关,为提取稳定的直升机雷达特征提供了思路。     

现代直升机导航系统及其仿真

介绍了直升机上常采用的几种导航系统以及由它们构成的组合导航系统的常用组合形式及特性,模拟仿真比较了纯惯导系统和SINS/GPS,这一组合导航系统的精度和性能。     

无人直升机非线性鲁棒控制器设计及仿真

按照Tornambe型非线性鲁棒控制器设计方法,基于某型无人直升机侧向运动数学模型,设计了该型无人直升机侧向飞行姿态保持分散非线性控制系统,该控制系统包含的积分环节补偿了系统内部各种未知因素及外部扰动,通道间解耦效果良好。仿真结果与PID控制相比较,具有很强的抗扰动能力。     

无人直升机串级LADRC控制器设计及其视景仿真实现

针对无人直升机控制器严重非线性、强耦合的控制问题,该文基于亚拓600系列无人直升机动力学模型,设计一种改进的二阶线性自抗扰控制器。先将跟踪微分器添加到线性扩张状态观测器中,并估计影响输出结果的干扰;其次改进控制器结构与反馈补偿系数,同时针对传统仿真系统难以适应飞行控制器仿真需要的问题,完成对包括飞行控制器、视景平台的升级改进,并针对飞行控制器和视景仿真平台之间的通信交互机制进行了详细设计,使之完全等效于实际飞行场景。仿真结果表明,该系统飞行控制模块能够快速响应所输入的指令,并能够按设定的角度位置进行飞行,三维视景中直观显示所设计的控制器对于无人直升机的姿态位置有较好的控制效果。     

自检技术在无人直升机中的应用

文章主要针对无人直升机的自检技术展开论述,论文阐述了有人直升机的飞行前检查到无人直升机的自主检测技术的发展历程,以一个典型的无人直升机自检过程为例,详细描述了自检的内容和方法。针对目前的直升机自检技术现状,提出了存在的问题,探讨了可能解决的方法,分析了无人直升机自检技术未来的发展方向和应用前景。     

基于自适应逆的无人直升机指令控制器设计

使用动态逆和在线神经网络相结合的方法设计了无人直升机的指令控制器。该方法用无人机的似线性模型的动态逆使系统反馈线性化，然后用一神经网络在线消除逆误差的影响。由于在线神经网络的自适应作用，消除了无人机未建模动态和不确定性的影响。仿真结果表明所设计的控制器具有较好的性能。     

无人直升机自主着舰的航线生成与跟踪控制

为实现无人直升机自主返航着舰,根据无人直升机与舰船的位置信息,设计了一种无人直升机自主生成返航航线的方法,并将生成的参考航线离散成路径点,每个路径点都包含了无人机直升机着舰返航要求达到的位置和速度信息。采用视线引导的方法设计了无人直升机制导律,内回路采用基于显模型跟踪与PID相结合的方法,实现了无人直升机对轨迹与速度的跟踪控制。数值仿真表明所设计的系统具有良好的性能。     

基于PEM法和GA的无人直升机模型辨识

无人直升机的数学模型是设计先进控制系统的基础,首先采用机理建模的方法分析了直升机的飞行力学特性,加入旋翼运动,并得到了参数化状态空间模型。辨识之前对实验数据进行野值识别,剔除,补正,滤波,去趋势项等处理,利用预报误差法进行系统辨识,再运用遗传算法对预报误差辨识结果进行优化,验证结果表明,达到辨识和优化的目的。     

DI/QFT控制器在四旋翼无人直升机飞行控制中的应用

首先建立了四旋翼无人机的非线性数学模型.然后针对该无人机数学模型的不确定性和非线性,采用动态逆(DI)和定量反馈理论(QFT)相结合的方法设计了该无人机姿态回路的鲁棒控制器.应用动态逆方法处理对象的非线性,将系统等效为一个解耦但存在不确定性的线性对象.鉴于动态逆控制在气动参数摄动的情况下不能满足控制要求的事实,设计了QFT控制器,QFT控制器能克服对象的参数不确定性,保障系统的鲁棒性.仿真结果表明,在气动数据变化±20%的范围内,DI/QFT控制器实现了对姿态角的精确控制.     

基于改进ERFNet的无人直升机着舰环境语义分割

为增强无人直升机对着舰环境的感知理解,促进其安全高效地实现自主着舰,将ERFNet网络模型应用于无人直升机着舰场景语义分割任务中。首先,结合非对称残差模块和弱瓶颈模块对ERFNet网络模型进行改进,提高运行速度、减少精度损失;其次,利用MultiGenCreator和VegaPrime等技术开发无人机自主着舰仿真系统,并建立无人机自主着舰场景数据集;最后,采用PyTorch深度学习框架实现网络模型,采取模型再训练方法对网络进行学习和训练。实验结果表明,所提网络综合优势明显,平均交并比(Mean Intersection over Union,MIOU)达到76.35%,前向传播时间为22.37 ms。     

基于轻小型无人直升机平台的高光谱遥感成像系统

设计并实现了一套基于轻小型直升无人机的高光谱遥感成像系统。该系统包括高光谱成像,采集存储,姿态和位置测量及地面监视控制等部分。在烟台和扬州分别进行了两次飞行实验,获取了高分辨率的高光谱数据。分析了该系统在无人机平台上工作的性能。对实验数据分析后,发现平台姿态和位置的变化对地物目标的光谱信息无明显的影响,但对几何特性有明显影响,实验中平台的振动导致图像在横向有4个像元的抖动。最后利用POS数据对图像数据进行了几何校正,并分析了校正误差的来源。     

Design and implementation of a robust and nonlinear flight control system for an unmanned helicopter

In this work, we focus on the design and implementation of a robust flight control system for an unmanned helicopter. A comprehensive nonlinear model for an unmanned helicopter system, which is built by our research team at the National University of Singapore, is first presented. A three-layer control architecture is then adopted to construct an automatic flight control system for the aircraft, which includes (1) an inner-loop controller designed using the H_∞ control technique to internally stabilize the aircraft and at the same time yield good robustness properties with respect to external disturbances, (2) a nonlinear outer-loop controller to effectively control the helicopter position and yaw angle in the overall flight envelope, and lastly, (3) a flight-scheduling layer for coordinating flight missions. Design specifications for military rotorcraft set for the US army aviation are utilized throughout the whole process to guarantee a top level performance. The result of actual flight tests shows our design is very successful. The unmanned helicopter system is capable of achieving the desired performance in accordance with the military standard under examination.