自抗扰技术在动力翼伞轨迹跟踪控制中的应用 被引量：5

1

作者 檀盼龙 孙青林 陈增强 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期992-999,共8页

为了降低动力翼伞系统的非线性特性和风场干扰对轨迹跟踪控制的影响,设计基于自抗扰控制技术的轨迹跟踪控制器.根据动力翼伞系统的特性,将动力翼伞系统的轨迹跟踪控制分为水平轨迹控制通道和垂直高度控制通道,分别设计线性扩张状态观测... 为了降低动力翼伞系统的非线性特性和风场干扰对轨迹跟踪控制的影响,设计基于自抗扰控制技术的轨迹跟踪控制器.根据动力翼伞系统的特性,将动力翼伞系统的轨迹跟踪控制分为水平轨迹控制通道和垂直高度控制通道,分别设计线性扩张状态观测器(LESO)对系统非线性扰动和外部干扰进行估计和补偿.采用零阶保持器法对线性扩张状态观测器进行离散化,提高线性扩张状态观测器对系统状态的估计效果.仿真结果表明,动力翼伞系统的线性自抗扰轨迹跟踪控制器能够克服风场的影响,达到水平方向和竖直方向的轨迹跟踪控制要求,控制效果优于广义预测控制器. 展开更多

关键词 自抗扰控制(ADRC) 线性扩张状态观测器(LESO) 动力翼伞系统 风场 轨迹跟踪控制

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动力翼伞系统纵向动力学建模研究 被引量：7

2

作者 张俊韬 侯中喜 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2541-2544,共4页

动力翼伞是一种具有广泛应用价值的独特飞行器,其低速飞行和较大的载荷重量的特点可以使得它成为航空拍摄或军事侦察监视等应用的平台。通过建立简单适用的纵向动力学模型,可以对其速度、姿态等方面的稳定性进行相应的分析。通过推力来... 动力翼伞是一种具有广泛应用价值的独特飞行器,其低速飞行和较大的载荷重量的特点可以使得它成为航空拍摄或军事侦察监视等应用的平台。通过建立简单适用的纵向动力学模型,可以对其速度、姿态等方面的稳定性进行相应的分析。通过推力来控制飞行器的爬升、下降或平飞,起到调整高度的作用。仿真结果表明通过合理的设计载荷与翼伞的质量比、连接绳的长度、翼伞质心与压心的相对位置等影响参数,可以得到较为理想的效果。 展开更多

关键词 动力翼伞 建模 气动力 稳定性

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无人动力翼伞自适应反步高度控制 被引量：1

3

作者 陈自力 张昊 +1 位作者 邱金刚 苏立军 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期554-558,共5页

针对无人动力翼伞稳定航速下的高度控制问题，提出一种基于可变增益的模糊反步控制策略。首先，根据翼伞纵向模型推导了稳定航速下尾沿偏转反步控制律，通过对增益参数的合理设计，消除了控制律中的复杂非线性项，避免了传统反步法中虚... 针对无人动力翼伞稳定航速下的高度控制问题，提出一种基于可变增益的模糊反步控制策略。首先，根据翼伞纵向模型推导了稳定航速下尾沿偏转反步控制律，通过对增益参数的合理设计，消除了控制律中的复杂非线性项，避免了传统反步法中虚拟量的高阶导数问题，使控制器具有简单的形式：其次，利用模糊逻辑系统对可变增益参数进行在线调节，优化了控制器性能；最后，将控制器应用于外部干扰条件下的动力翼伞高度控制中，结果表明控制器具有较小的稳态误差和较高的跟踪精度。 展开更多

关键词 无人动力翼伞 可变增益 反步法 高度控制 模糊系统

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基于动态逆的动力翼伞自主飞行控制方法 被引量：1

4

作者 钱克昌 陈自力 李建 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第2期178-180,201,共4页

针对动力翼伞精确数学模型难以获得,系统输入输出关系耦合复杂等特点,建立动力翼伞8自由度动力学模型,设计由静态神经网络和积分器组成的动态神经网络,利用神经网络的逼近能力和动态逆控制方法相结合,提出了基于神经网络动态逆方法的动... 针对动力翼伞精确数学模型难以获得,系统输入输出关系耦合复杂等特点,建立动力翼伞8自由度动力学模型,设计由静态神经网络和积分器组成的动态神经网络,利用神经网络的逼近能力和动态逆控制方法相结合,提出了基于神经网络动态逆方法的动力翼伞控制方案,并进行了飞行仿真验证,结果表明完全满足控制要求,具有较好的抗干扰能力和鲁棒性能,对于实现动力翼伞的自主飞行控制具有很好的应用价值。 展开更多

关键词 动力翼伞 飞行控制 神经网络 动态逆

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大型动力翼伞飞行器发展研究 被引量：6

5

作者 许望晶 王立武 +1 位作者 滕海山 刘涛 《航天返回与遥感》 CSCD 2020年第4期55-63,共9页

动力翼伞飞行器具有长时续航、有效载荷大、安全可靠、易于操纵、成本低廉等特点,可满足未来飞行器高安全性、低费效比的需求,在军、民用领域均具有广阔的应用前景。但目前使用的均为起飞质量不超过700kg的中小型飞行器,还没有大型动力... 动力翼伞飞行器具有长时续航、有效载荷大、安全可靠、易于操纵、成本低廉等特点,可满足未来飞行器高安全性、低费效比的需求,在军、民用领域均具有广阔的应用前景。但目前使用的均为起飞质量不超过700kg的中小型飞行器,还没有大型动力翼伞飞行器的使用先例。为了论证大型动力翼伞飞行器的应用领域、市场前景、技术可行性,通过对动力翼伞飞行器应用情况调研,结合大型动力翼伞自身的特征,从应用领域、市场前景及关键技术对大型动力翼伞飞行器技术概念进行了研究,表明目前研制大型动力翼伞飞行器,在技术上没有不可克服的困难;综合考虑应用场景、需求、成本,大型动力翼伞飞行器在军用领域适合用于战场重型物资转运和海上舰艇补给;在民用领域,可以重点突破农林业植保市场和物流市场;在科研领域,可以替代直升机和运输机作为空投试验平台。 展开更多

关键词 大型动力翼伞飞行器 应用前景 海上舰艇补给 物流市场 空投试验平台

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无人动力翼伞双环积分滑模控制器设计与仿真 被引量：1

6

作者 孔令沛 胡为 +1 位作者 姬书得 王留芳 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第13期5568-5574,共7页

无人动力翼伞系统具有非线性和较强耦合性的特点,飞行状态难以控制。为了对无人动力翼伞进行更好的控制,首先,建立了无人动力翼伞6-DOF数学模型。其次,以此模型为基础,针对无人动力翼伞三轴角速度和角度的控制设计了一种双环积分滑模控... 无人动力翼伞系统具有非线性和较强耦合性的特点,飞行状态难以控制。为了对无人动力翼伞进行更好的控制,首先,建立了无人动力翼伞6-DOF数学模型。其次,以此模型为基础,针对无人动力翼伞三轴角速度和角度的控制设计了一种双环积分滑模控制器,并针对其三轴惯性位移的控制设计了一种滑模控制器。最后,通过MATLAB软件将比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器与双环积分滑模控制器进行仿真对比分析。结果表明,建立的双环积分滑模控制器相较于工程中常用的PID控制器具有更快的响应速度以及更小的超调量,能够更好满足对无人动力翼伞飞行状态的控制需求。 展开更多

关键词 无人动力翼伞 6-DOF数学模型 双环积分滑模控制 仿真分析

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复杂扰动下的动力翼伞轨迹跟踪控制 被引量：6

7

作者 孙青林 陈赛 +3 位作者 孙昊 陈增强 孙明玮 檀盼龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1319-1326,共8页

针对动力翼伞系统易受舵机负载转矩和外界风场等复杂扰动影响的问题,本文改进动力翼伞系统模型,引入具有负载转矩的直流电机模型。提出了基于自抗扰控制的轨迹跟踪控制器,分别设计了横纵向通道控制器,横向轨迹通道采用串级自抗扰控制,... 针对动力翼伞系统易受舵机负载转矩和外界风场等复杂扰动影响的问题,本文改进动力翼伞系统模型,引入具有负载转矩的直流电机模型。提出了基于自抗扰控制的轨迹跟踪控制器,分别设计了横纵向通道控制器,横向轨迹通道采用串级自抗扰控制,内环控制器对舵机负载扰动进行估计和补偿,减小死区误差;外环控制器跟踪参考飞行方向,降低风扰影响。半实物仿真结果表明:该控制策略性能优于传统自抗扰控制(ADRC)和PID控制器,能有效抑制舵机负载和风场扰动,提高跟踪精度,且稳定性和鲁棒性显著增强。 展开更多

关键词 动力翼伞系统 负载转矩 风场扰动 舵机模型 串级控制 自抗扰控制 轨迹跟踪

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基于实时多任务操作系统的动力翼伞系统设计 被引量：4

8

作者 郭林 孙青林 +2 位作者 陈赛 陈增强 贾洪琛 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2019年第16期227-234,共8页

为了确保动力翼伞控制器的多功能实现及其系统稳定运行,设计了一种基于实时操作系统μC/OS-III的动力翼伞控制系统。系统基于Cortex-M4内核的微控制器STM32F407IGT6和Cortex-M3内核的微控制器STM32F103VCT6硬件平台,采用μC/OS-III系统... 为了确保动力翼伞控制器的多功能实现及其系统稳定运行,设计了一种基于实时操作系统μC/OS-III的动力翼伞控制系统。系统基于Cortex-M4内核的微控制器STM32F407IGT6和Cortex-M3内核的微控制器STM32F103VCT6硬件平台,采用μC/OS-III系统实现了飞行模式选择、GPS采集、控制量计算、地面站交互、舵机位置采集、横向控制、纵向控制和系统信息读写等任务。详细介绍了系统总体构成以及软硬件实现方法。实验表明,采用μC/OS-III对动力翼伞系统进行实时多任务管理,可以最大化利用CPU资源,提高系统的运行效率,增强系统的稳定性和实时性。 展开更多

关键词 动力翼伞系统 轨迹跟踪控制 实时多任务 μC/OS-III 嵌入式系统

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大型动力翼伞拖曳起飞动力学研究

9

作者 苏浩东 滕海山 +1 位作者 刘宇 吴卓 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2023年第3期9-20,共12页

动力翼伞具有有效载荷大、续航时间长、安全性和可靠性高以及成本低等优点,在军用和民用领域有很大的发展潜力。文章针对动力翼伞的地面拖曳起飞过程,根据牛顿力学的基本原理,建立了动力翼伞拖曳起飞纵向动力学模型,描述了翼伞拖曳、稳... 动力翼伞具有有效载荷大、续航时间长、安全性和可靠性高以及成本低等优点,在军用和民用领域有很大的发展潜力。文章针对动力翼伞的地面拖曳起飞过程,根据牛顿力学的基本原理,建立了动力翼伞拖曳起飞纵向动力学模型,描述了翼伞拖曳、稳定、放飞过程的运动状态,搭建了动力翼伞运动过程的仿真环境,分别模拟了拖曳过程与放飞后翼伞的运动状态。通过控制变量比较了翼伞在不同运动参数下的稳定情况,给出了动力翼伞释放的速度、角速度以及角度条件,得出了地面拖曳车辆的合理运动模式及动力翼伞释放时机,对于后续动力翼伞的工程应用具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 拖曳起飞 动力学仿真 翼伞摆角 拖曳车运动 动力翼伞

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动力翼伞地面站的设计和实现 被引量：1

10

作者 贾洪琛 孙青林 +1 位作者 孙昊 檀盼龙 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2018年第A01期240-244,共5页

为实现对动力翼伞飞行的实时监测和地面操控,结合SQL Server数据库技术、C#可视化编程语言和Visual Studio 2015开发编辑工具,设计了一款面向动力翼伞的地面站系统。该系统包括数据处理、飞行监测、数据存储、飞行信息回放、轨迹规划等... 为实现对动力翼伞飞行的实时监测和地面操控,结合SQL Server数据库技术、C#可视化编程语言和Visual Studio 2015开发编辑工具,设计了一款面向动力翼伞的地面站系统。该系统包括数据处理、飞行监测、数据存储、飞行信息回放、轨迹规划等功能模块。无线数据传输设备接收动力翼伞的飞行信息,经卡尔曼滤波算法滤波处理,实现仪表、双地图等多种表现形式;融合SQL Server数据库技术,实现历史数据灵活截取、调用;利用历史数据和扩充数据,运用风场辨识算法,对低空飞行的风场信息进行估测,捕获环境信息。通过飞行实验,能够绘制清晰的轨迹信息,并将风速和风向的辨识平均误差分别控制在0. 35 m/s和4. 04°的小范围内。 展开更多

关键词 动力翼伞地面站 SQL SERVER数据库 卡尔曼滤波 双地图 扩充数据 风场辨识

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基于转速反馈的动力翼伞纵向串级控制 被引量：1

11

作者 陈赛 孙青林 +1 位作者 陈增强 马策 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期77-83,共7页

为提高动力翼伞纵向跟踪效果,并针对现有模型及控制方法的局限性,着眼于实际飞行试验,提出一种基于转速反馈调节的串级自抗扰控制策略。首先在动力翼伞纵向模型的基础上,改进引入无刷直流电机模型,并利用转速测量装置实时更新电机转速信... 为提高动力翼伞纵向跟踪效果,并针对现有模型及控制方法的局限性,着眼于实际飞行试验,提出一种基于转速反馈调节的串级自抗扰控制策略。首先在动力翼伞纵向模型的基础上,改进引入无刷直流电机模型,并利用转速测量装置实时更新电机转速信息,应用最小二乘法拟合电机转速与螺旋桨静推力的非线性关系。设计纵向轨迹控制器,内环实现对电机转速的快速调节,外环完成对参考高度的跟踪。半实物仿真结果表明,该方法提高了动力翼伞纵向通道响应速度和跟踪精度,性能优于传统的控制方法,具有一定的实际意义。 展开更多

关键词 动力翼伞 无刷直流电机 转速反馈 纵向控制 串级自抗扰 最小二乘拟合

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动力翼伞系统耦合补偿控制策略研究

12

作者 檀盼龙 罗淑贞 孙青林 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期378-383,共6页

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... 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. 展开更多

关键词 强耦合 动力翼伞系统 扩张状态观测器 耦合补偿 横向轨迹跟踪

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基于可变增益的翼伞自适应模糊反步降高控制

13

作者 张昊 陈自力 邱金刚 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1126-1131,共6页

针对含模型不确定性的无人动力翼伞低空降高控制问题,提出了一种基于可变增益的自适应模糊反步法控制策略。首先,推导了稳定航速下翼伞尾沿偏转变增益反步控制律,通过设计增益参数简化了控制器形式。然后,利用模糊逻辑系统在线逼近系统... 针对含模型不确定性的无人动力翼伞低空降高控制问题,提出了一种基于可变增益的自适应模糊反步法控制策略。首先,推导了稳定航速下翼伞尾沿偏转变增益反步控制律,通过设计增益参数简化了控制器形式。然后,利用模糊逻辑系统在线逼近系统的不确定性,并加入自适应鲁棒项对逼近误差进行消除,采用Lyapunov理论得出的模糊系统权值和逼近误差自适应律,保证了闭环系统的一致最终有界性和跟踪精度。最后,针对控制器增益的组合形式,采用单独的模糊系统对增益参数进行在线调节。仿真结果验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 无人动力翼伞 降高 自适应模糊 可变增益 反步法

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无人驾驶动力伞飞行控制系统的设计 被引量：2

14

作者 李锋 齐晓慧 李玉辉 《兵工自动化》 2008年第2期82-83,共2页

无人动力翼伞飞行控制系统,由飞行控制中心、传感器系统、机载伺服系统、地面测控系统、电源及整机电缆组成。软件则包括"地面测控软件"和"伞上控制软件"。系统采用PID改进的带盲区的非比例径向归航控制算法,获得... 无人动力翼伞飞行控制系统,由飞行控制中心、传感器系统、机载伺服系统、地面测控系统、电源及整机电缆组成。软件则包括"地面测控软件"和"伞上控制软件"。系统采用PID改进的带盲区的非比例径向归航控制算法,获得较好的控制性能。 展开更多

关键词 动力翼伞 飞行控制 控制算法

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线性扩张状态观测滤波器的分析与应用 被引量：1

15

作者 檀盼龙 李益敏 +1 位作者 赵相宾 邵欣 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2019年第2期41-47,共7页

针对控制系统的输出容易受到噪声干扰的问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器的滤波算法.线性扩张状态观测滤波器基于扩张状态观测器对系统状态和扩张状态的精确观测能力,不需要预先确定测量噪声的统计特征即可对采样频率未知或者采... 针对控制系统的输出容易受到噪声干扰的问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器的滤波算法.线性扩张状态观测滤波器基于扩张状态观测器对系统状态和扩张状态的精确观测能力,不需要预先确定测量噪声的统计特征即可对采样频率未知或者采样频率变化的系统输出进行滤波,而且结构简单,便于实现和调试.分析过程证明了扩张状态观测滤波器的收敛性,并给出了对应的离散表达式.仿真分析表明,线性扩张状态观测滤波器与卡尔曼滤波器相比具有更快的计算速度和更高的滤波精度,因而更加实用.在动力翼伞系统风场辨识中的应用进一步说明了扩张状态观测滤波器的有效性. 展开更多

关键词 扩张状态观测器 滤波器 自抗扰控制 动力翼伞 风场辨识

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