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翼伞系统自主归航在线风场辨识研究: 2016年; 研究了1种适用于翼伞系统自主归航过程中的在线风场辨识模型.针对翼伞系统归航过程中容易受到周围风场干扰,实现精确自主归航需要辨识出周围风场信息的问题,根据翼伞系统飞行轨迹变化特征,建立了1种在线风场辨识的模型.模型分为转弯飞行和直线飞行风场辨识2个部分,采用风速矢量3角形及曲线拟合等方法实现实际平均风场识别.对模型的应用条件和性能特征作了分析.数据仿真结果表明,该模型能够正确识别出预定风场信息,证明了模型的正确性和有效性,为翼伞系统实现在线轨迹规划提供了风场信息前提.; 高海涛; 关键词：翼伞归航风场

小型四旋翼飞行器的滑模控制: 小型四旋翼飞行器模型有欠驱动、强耦合、不确定性强的特点,针对六自由度四旋翼模型的控制问题,设计滑模控制器,提高了四旋翼控制系统的鲁棒性。将四旋翼模型划分为全驱动和欠驱动两部分,对全驱动部分采用基于Backstepping...; 王辰璐陈增强孙明玮; 关键词：四旋翼欠驱动系统滑模控制终端滑模反步法; 文献传递

伞翼无人机精确建模与控制被引量：7: 2019年; 前缘切口以及后缘下偏是影响伞衣气动力计算的关键因素。为实现伞翼无人机(UAV)的精确控制,从提高翼伞系统动力学模型的精度入手,在升力线理论的基础上,基于计算流体动力学方法,综合考虑前缘切口以及后缘下偏的影响,计算了不同切口尺寸模型的升力、阻力系数。利用最小二乘法辨识了升力、阻力系数与迎角、切口尺寸以及下偏量的关系,实现了翼伞气动力的精确计算,改进了伞翼无人机的六自由度动力学模型。对改进的动力学模型进行轨迹跟踪控制的仿真,通过与空投试验数据的对比,验证了改进翼伞系统动力学模型方法的准确性,对于伞翼无人机的仿真和控制器设计具有重要意义。; 朱虹孙青林邬婉楠孙明玮陈增强; 关键词：计算流体动力学

复杂环境翼伞气动性能建模仿真研究被引量：1: 2016年; 翼伞飞行环境复杂多变,常存在阵风与降雨干扰,对翼伞气动性能产生动态影响,造成系统失衡。传统模型忽视翼伞力矩失衡产生的俯仰运动,分析结果误差较大。针对时刻变化的流场环境与翼伞姿态,可借助CFD软件,通过网格速度模拟阵风、离散相模拟降雨、动网格模拟俯仰运动,对非定常Euler方程空间离散求解,得到阵风与降雨对翼伞气动性能的单独影响与耦合影响。利用修正后的翼伞模型进行仿真,结果表明,上述模型能较好描述翼伞气动性能在复杂环境中的变化规律,为翼伞精确建模与归航优化控制提供了参考。; 梁炜孙青林贺应平陈增强; 关键词：翼伞复杂环境气动性能数值仿真

Trajectory tracking of powered parafoil based on characteristic model based all-coefficient adaptive control被引量：2: 2017年; One of the primary difficulties in using powered parafoil(PPF) systems is the lack of effective trajectory tracking controllers since the trajectory tracking control is the essential operation for PPF to accomplish autonomous tasks. The characteristic model(CM) based all-coefficient adaptive control(ACAC) designed for PPF systems in horizontal and vertical trajectory control is proposed. The method is easy to use and convenient to adjust and test. Just a few parameters are adapted during the control process. In application, vertical and horizontal CMs are designed and ACAC controllers are constructed to control vertical altitude and horizontal trajectory of PPF based on the proposed CMs, respectively. Result analysis of different simulations shows that the applied ACAC control method is effective for trajectory tracking of the PPF systems and the approach guarantees the transient performance of the PPF systems with better disturbance rejection ability.; 檀盼龙孙青林蒋玉新朱二琳陈增强贺应平; 关键词：PARAFOIL CHARACTERISTIC TRAJECTORY

基于量子遗传算法的翼伞系统归航轨迹规划被引量：6: 2016年; 轨迹规划是翼伞系统自主归航任务的核心。针对归航轨迹规划,建立相应数学模型,提出了一种基于改进量子遗传算法的翼伞系统归航轨迹最优规划方法。在该方法中,首先引入非均匀B样条曲线拟合控制律,将轨迹规划最优控制问题转化为B样条基函数控制顶点的参数优化问题;然后采用改进的量子遗传算法对轨迹规划中目标函数进行寻优,从而引导并实现翼伞系统归航轨迹规划。对实际工况中不同初始条件下的翼伞系统进行归航轨迹规划仿真实验,结果表明,本方法是翼伞系统归航轨迹规划的一种有效方法,优化得到的控制律和轨迹符合翼伞系统自主归航控制的特点。; 陶金孙青林朱二琳陈增强贺应平; 关键词：量子遗传算法翼伞系统最优设计

动力翼伞系统耦合补偿控制策略研究: 2019年; 动力翼伞系统是具有强非线性、强耦合特性的系统,其精确控制比较困难.动力翼伞系统具有两个控制通道,控制的难度在于纵向推力对下偏控制存在着非线性的强耦合作用,在受到风场干扰时会导致系统耦合加剧,从而在控制过程中引起较大偏差,甚至导致系统失速.本文提出了一种基于耦合补偿的自抗扰控制策略,并将该非线性耦合关系设计为扩张状态观测器中的已知扰动,从而提高了控制器的跟踪性能.在动态耦合补偿的基础上改进控制律,将非线性动力翼伞系统设计成易于控制的独立积分器,从而提高横向轨迹跟踪控制器的抗干扰性和控制跟踪性能.通过仿真实验可验证该控制策略优于传统的自抗扰控制(active disturbances rejection controller,ADRC)和PID控制.; 檀盼龙罗淑贞孙青林; 关键词：强耦合扩张状态观测器

考虑襟翼偏转的翼伞系统动态建模（英文）被引量：2: 2017年; 为更好地研究翼伞系统的动力学特性和控制策略,将襟翼偏转作为翼伞控制机制,伞体和回收物视为刚性连接,根据克西霍夫运动方程建立了翼伞系统六自由度模型,包括随质心的三自由度平动和绕质心的三自由度转动.由于翼伞系统由柔性结构的冲压型翼伞提供升力,且飞行高度较低,容易受到环境中风场的影响,因此对有风和无风环境下翼伞系统的基本运动特性进行了仿真分析,并利用空投实验对所建立模型进一步验证.仿真和空投实验对比结果表明,翼伞系统仿真轨迹和空投实际轨迹基本上能够吻合,其水平仿真速度与空投实验误差小于0.5 m/s,垂直仿真速度在风场作用下呈现小幅波动,与空投实验结果一致,说明该模型能够有效地描述翼伞系统的运动性能.; 陶金孙青林孙青林贺应平; 关键词：翼伞系统飞行特性

基于伪谱法的翼伞系统归航轨迹容错设计被引量：13: 2013年; 针对翼伞系统在归航过程中,控制电机工作异常致使控制性能发生变化,无法按原有规划轨迹到达目标点的问题,提出一种基于Gauss伪谱法的归航轨迹容错设计方法.首先根据翼伞系统控制特性的不同,分别建立了正常和单电机异常工作状态下的质点模型,并根据伞形参数确定了两种工作状态下的约束条件和目标函数;其次,利用Gauss伪谱法分别对两种工作状态下轨迹规划的最优控制问题求解,获得翼伞系统不同状态下的最优飞行轨迹.仿真结果表明,在约束情况下,翼伞系统无论在正常和单电机异常工作时都可以顺利到达目标点,获得高精度的飞行轨迹.; 高海涛张利民孙青林孙明玮陈增强亢晓峰; 关键词：GAUSS伪谱法翼伞容错容错设计

基于快速全线性预测控制的混沌系统控制与同步被引量：10: 2015年; 针对连续时间混沌(超混沌)系统的控制问题,提出了一种基于扩张状态观测器的快速全线性广义预测控制算法.利用线性扩张状态观测器估计和补偿混沌(超混沌)系统的非线性动力学和存在的不确定性,将原始对象近似转化为积分器形式,随后针对单积分器设计广义预测控制,解决了预测控制计算量大的问题.阶跃系数矩阵可以直接得到解析解,而对于未来输出的预测则可以根据最近两个时刻的输出采样值直接计算得到,避免了使用自校正算法和在线求解丢番图方程.该线性算法可以直接应用于非线性对象的控制系统设计.将该算法应用于典型Lorenz混沌系统的控制中,数学仿真结果验证了有效性.; 张园徐琦孙明玮陈增强; 关键词：混沌广义预测控制扩张状态观测器同步控制

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国家自然科学基金(61273138)

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