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基于非线性动态逆的无人机自动着陆控制系统 被引量:16
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作者 韩英华 范彦铭 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第B05期66-72,共7页
采用非线性动态逆(NDI)控制方法来解决无人机(UAV)自动着陆阶段的非线性控制问题。建立了无人机非线性数学模型,应用奇异摄动理论对飞机动态进行时标划分,研究快、慢状态子系统的控制器及机动产生器的设计,在无风情况下以及受到给定值... 采用非线性动态逆(NDI)控制方法来解决无人机(UAV)自动着陆阶段的非线性控制问题。建立了无人机非线性数学模型,应用奇异摄动理论对飞机动态进行时标划分,研究快、慢状态子系统的控制器及机动产生器的设计,在无风情况下以及受到给定值风扰动情况下完成了系统自动着陆仿真验证。系统仿真结果表明该控制系统能够满足系统控制精度要求。 展开更多
关键词 无人机 自动着陆 非线性动态 奇异摄动 机动产生器
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基于非线性动态逆滑模的纵向着舰系统设计 被引量:17
2
作者 朱齐丹 孟雪 张智 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期2037-2042,共6页
通常发生的舰载机进舰着舰事故中,大多数是由于舰载机纵向航迹控制不好导致的。因此,针对着舰过程中的舰载机非线性运动模型,考虑舰尾流扰动的影响,提出了一种基于非线性动态逆的滑模控制方法,应用在纵向着舰系统的3个控制回路的设计中... 通常发生的舰载机进舰着舰事故中,大多数是由于舰载机纵向航迹控制不好导致的。因此,针对着舰过程中的舰载机非线性运动模型,考虑舰尾流扰动的影响,提出了一种基于非线性动态逆的滑模控制方法,应用在纵向着舰系统的3个控制回路的设计中,来解决精确控制飞行轨迹的问题,并进行了航迹纠偏测试。最后,仿真结果表明,所设计的纵向着舰系统具有较强的鲁棒性和快速跟踪性,提高了舰载机着舰航迹精度,减少了下滑轨迹误差,满足了美国海军安全着舰指标要求。 展开更多
关键词 航迹跟踪 舰尾流 非线性动态 滑模控制
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基于非线性动态逆的无人机编队协同控制 被引量:16
3
作者 宋敏 魏瑞轩 +1 位作者 沈东 胡明朗 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期448-452,共5页
针对多无人机在空间机动过程中的编队形成与保持控制问题,提出一种基于非线性动态逆的无人机编队控制方法.将编队控制过程分解为两步:首先给出分布式长机状态估计算法,各编队无人机根据"相邻"无人机状态解算自身的期望运动指... 针对多无人机在空间机动过程中的编队形成与保持控制问题,提出一种基于非线性动态逆的无人机编队控制方法.将编队控制过程分解为两步:首先给出分布式长机状态估计算法,各编队无人机根据"相邻"无人机状态解算自身的期望运动指令;其次是设计接于非线性动态逆的编队控制器,使各无人机快速跟踪其期望指令并形成和保持稳定队形.仿真实验表明,编队长机进行空间机动过程中,各僚机能够准确估计其状态,快速形成并维持队形稳定. 展开更多
关键词 无人机 编队控制 非线性动态 分布式控制
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高超声速飞行器BTT非线性控制器设计与仿真 被引量:11
4
作者 李扬 陈万春 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期249-253,共5页
高超声速飞行器的气动特性比一般的飞行器更为复杂,选用BTT(Bank-to-Turn)技术,即倾斜转弯技术可以满足其对于气动外形的要求,但随之给动力学系统带来了快时变、严重非线性及强烈耦合的特点.针对高超声速飞行器倾斜转弯非线性控制器的... 高超声速飞行器的气动特性比一般的飞行器更为复杂,选用BTT(Bank-to-Turn)技术,即倾斜转弯技术可以满足其对于气动外形的要求,但随之给动力学系统带来了快时变、严重非线性及强烈耦合的特点.针对高超声速飞行器倾斜转弯非线性控制器的这一特点,采用了一种更为有效的非线性系统的控制方法,即非线性动态逆技术.首先建立了高超声速飞行器的非线性数学模型,然后根据奇异摄动理论将动力学系统的受控状态变量分为快变量和慢变量2部分,应用非线性动态逆理论分别对快逆回路和慢逆回路进行设计,其中慢逆回路控制器的输出作为快逆回路控制器的输入指令,最后对于所设计的系统在高超声速下的倾斜转弯运动进行了仿真验证.仿真结果表明该控制系统可以实现倾斜转弯,并可以满足高超声速飞行器稳定飞行的要求. 展开更多
关键词 非线性动态 倾斜转弯 飞行控制系统 高超声速
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推力矢量飞机纵向鲁棒动态逆控制 被引量:12
5
作者 刘凯 朱纪洪 余波 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1113-1116,共4页
针对推力矢量飞机大迎角飞行纵向控制,提出一种鲁棒动态逆方法.对时标分离非线性动态逆的内外回路控制结构进行修改,通过坐标变换得到一个弱非线性系统;然后对该系统模型的已知部分和不确定部分同时进行小扰动线性化,转化得到线性不确... 针对推力矢量飞机大迎角飞行纵向控制,提出一种鲁棒动态逆方法.对时标分离非线性动态逆的内外回路控制结构进行修改,通过坐标变换得到一个弱非线性系统;然后对该系统模型的已知部分和不确定部分同时进行小扰动线性化,转化得到线性不确定系统;在此基础上利用综合方法设计鲁棒控制器.该方法能够为非线性动态逆控制提供鲁棒稳定性和鲁棒性能保证,并可回避时标分离问题.仿真结果验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 鲁棒控制 非线性动态 大迎角 结构奇异值综合 时标分离
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无人机编队飞行神经网络自适应逆控制器设计 被引量:10
6
作者 王晓燕 王新民 姚从潮 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期837-843,共7页
针对无人机编队飞行时存在的气动耦合和外部干扰等影响因素,提出基于"长-僚机"模式的神经网络自适应逆控制器设计方法.详细推导了气动耦合影响,建立了完整的编队飞行非线性数学模型,设计了非线性动态逆控制律,提出了改进的BP... 针对无人机编队飞行时存在的气动耦合和外部干扰等影响因素,提出基于"长-僚机"模式的神经网络自适应逆控制器设计方法.详细推导了气动耦合影响,建立了完整的编队飞行非线性数学模型,设计了非线性动态逆控制律,提出了改进的BP神经网络算法,自适应地逼近和在线补偿动态逆误差,改善了控制效果,并针对队形变换提出了简单有效的设计思想.仿真表明,该控制器能有效实现编队队形的保持或变换,控制系统结构具有良好的扩充性. 展开更多
关键词 无人机 编队飞行 非线性动态 神经网络 队形变换
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基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制 被引量:11
7
作者 刘重 高晓光 +1 位作者 符小卫 郤文清 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2030-2040,共11页
为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律... 为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。 展开更多
关键词 飞行器控制、导航技术 无人机 航路跟踪 反步法 非线性动态 制导控制
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基于直接升力与动态逆的舰尾流抑制方法 被引量:10
8
作者 罗飞 张军红 +2 位作者 王博 唐瑞琳 唐炜 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期187-202,共16页
在复杂的作战和着舰环境下,舰尾气流扰动是着舰误差的最主要来源之一。如果在着舰下滑阶段利用直接升力控制(DLC)的快速性和解耦性能力,可以极大地减轻飞行员着舰操纵负担并且提高着舰最后阶段对舰尾流的抑制能力。从航迹调节和姿态稳... 在复杂的作战和着舰环境下,舰尾气流扰动是着舰误差的最主要来源之一。如果在着舰下滑阶段利用直接升力控制(DLC)的快速性和解耦性能力,可以极大地减轻飞行员着舰操纵负担并且提高着舰最后阶段对舰尾流的抑制能力。从航迹调节和姿态稳定的解耦角度出发,提出在非线性动态逆(NDI)控制框架下实现基于直接升力的着舰控制律方法,并通过建立含有舰尾流扰动的E-2C全量飞机仿真模型进行验证。结果表明:在非线性动态逆控制中引入直接升力的舰载机着舰控制律,可以实现在着舰下滑阶段姿态稳定的同时,通过直接升力快速解耦调节航迹误差,并且在引入舰尾流干扰的情况下,具有快速修正下滑倾角误差、抑制舰尾流干扰的能力,最终达到显著提高着舰精度的效果。 展开更多
关键词 舰尾流抑制 精确着舰 非线性动态 直接升力控制 “魔毯”软件
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推力矢量飞机控制律设计及过失速机动仿真研究 被引量:8
9
作者 张力 王立新 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2008年第4期1-3,7,共4页
利用四元数法建立了带推力矢量的战斗机全量运动方程,依据逆系统理论对推力矢量飞机进行了适用于过失速机动和超敏捷性研究的控制系统设计。根据非线性动态逆的特点将飞机的动态特性分成快慢不同的两组状态变量分别进行设计,并采用伪逆... 利用四元数法建立了带推力矢量的战斗机全量运动方程,依据逆系统理论对推力矢量飞机进行了适用于过失速机动和超敏捷性研究的控制系统设计。根据非线性动态逆的特点将飞机的动态特性分成快慢不同的两组状态变量分别进行设计,并采用伪逆法解决了舵面分配问题。利用该控制系统对"眼镜蛇"飞机机动进行了仿真计算,结果表明该设计方法是可行的。 展开更多
关键词 过失速机动 推力矢量 非线性动态 四元数
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基于非线性动态逆方法的TF/TA控制器设计 被引量:6
10
作者 吴天宝 黄显林 +1 位作者 卢鸿谦 班晓军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期289-294,共6页
为了增强巡航导弹的低空突防能力,应用非线性动态逆原理设计了具有纵向和侧向解耦能力的TF/TA控制器。这种方法利用了反馈线性化理论,研究通过非线性反馈或动态补偿的方法,将非线性系统变换为线性系统(伪线性系统),然后再按线性系统理... 为了增强巡航导弹的低空突防能力,应用非线性动态逆原理设计了具有纵向和侧向解耦能力的TF/TA控制器。这种方法利用了反馈线性化理论,研究通过非线性反馈或动态补偿的方法,将非线性系统变换为线性系统(伪线性系统),然后再按线性系统理论完成系统的各种控制目标设计。由于巡航导弹模型的复杂非线性,本文提出了一种简化方法。针对其各状态变量的时间响应特性不同,采取了分阶控制的方法,将TF/TA控制器分解为内环、中环和外环三层分别设计,这样大大简化了控制器设计的复杂性。最后以某巡航弹为例进行了全系统仿真,仿真结果表明,用非线性动态逆方法设计的TF/TA控制器具有良好的纵侧向解耦能力和快速响应能力。导弹能够准确地跟踪地形轮廓飞行,而且可以有效地绕过地形中的相对高处,并且系统对参数摄动具有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 非线性动态 巡航导弹 地形跟踪 地形回避
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非线性动态逆系统在飞行控制系统应用中的几个问题研究 被引量:4
11
作者 徐军 张明廉 屠巴宁 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期238-242,共5页
对非线性动态逆方法在飞行控制系统应用中的理论问题进行了研究,采用Singh算法证明了当前两种主要设计算法的等价性;并用逆系统的方法重新给出了非线性动态逆的解耦结构,这种结构的优点有利于工程上的应用和理解;在Singh... 对非线性动态逆方法在飞行控制系统应用中的理论问题进行了研究,采用Singh算法证明了当前两种主要设计算法的等价性;并用逆系统的方法重新给出了非线性动态逆的解耦结构,这种结构的优点有利于工程上的应用和理解;在Singh算法意义下,得到了飞行控制系统设计中常用的一阶形式逆系统的定义和有关性质。 展开更多
关键词 非线性动态 系统 解耦 飞行控制系统
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基于非线性动态逆的舰载机直接升力航迹控制 被引量:8
12
作者 罗飞 张军红 +2 位作者 王博 唐瑞琳 唐炜 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2021年第1期40-45,53,共7页
针对舰载机人工进场着舰精确轨迹控制中飞行员操纵负担重、着舰环境复杂的问题,提出采用非线性动态逆(NDI)先进控制方法设计基于直接升力的舰载机精确着舰轨迹控制律。首先,综合分析了"魔毯"技术的控制策略,从航迹调整和姿态... 针对舰载机人工进场着舰精确轨迹控制中飞行员操纵负担重、着舰环境复杂的问题,提出采用非线性动态逆(NDI)先进控制方法设计基于直接升力的舰载机精确着舰轨迹控制律。首先,综合分析了"魔毯"技术的控制策略,从航迹调整和姿态保持的直接升力解耦控制角度出发,设计了两层NDI回路;然后,采用合理的控制分配方法实现直接升力的舵面分配。仿真结果表明,所提出的精确着舰控制方法能够有效实现"魔毯"式航迹操纵。 展开更多
关键词 精确着舰 直接升力 控制分配 非线性动态 魔毯
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无人机综合飞行/推力矢量控制 被引量:8
13
作者 王文娟 马洪忠 刘长林 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第B05期150-156,共7页
以某无人机为背景,主要研究大机动时带推力矢量的综合飞行/推进控制系统的设计方法。应用非线性动态逆方法,根据无人机本身具有明显不同时间尺度差异的动力学特性,结合奇异摄动理论将控制变量按照响应快慢分为4个回路进行了控制器的设... 以某无人机为背景,主要研究大机动时带推力矢量的综合飞行/推进控制系统的设计方法。应用非线性动态逆方法,根据无人机本身具有明显不同时间尺度差异的动力学特性,结合奇异摄动理论将控制变量按照响应快慢分为4个回路进行了控制器的设计与仿真;设计推力矢量控制和气动控制相结合的控制器,实现飞行和推力矢量的控制综合;将无人机的任务转化为对飞行控制的限制条件,对所设计的控制系统进行了数字仿真,结果表明所设计的控制器能够满足飞机做大机动时的控制要求。 展开更多
关键词 无人机 非线性动态 推力矢量 飞行/推进综合控制
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基于SIMULINK的飞行控制系统设计与仿真 被引量:7
14
作者 秦啸 陈红林 曲艺海 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第21期5030-5033,5037,共5页
针对第四代战斗机的技术特点,讨论了应用非线性动态逆进行超机动飞机飞行控制系统的设计,并介绍了用MATLAB(SIMULINK)对飞行控制系统进行设计和仿真的步骤和方法,仿真结果表明了该方法的可行性。
关键词 非线性动态 飞行控制 过失速机动 MATLAB
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基于非线性动态逆的飞机控制规律仿真 被引量:5
15
作者 贾忠湖 齐红德 侯志强 《海军航空工程学院学报》 2007年第1期125-128,共4页
介绍了采用非线性动态逆方法对常规飞机的各回路进行的控制规律解算,并以某型飞机为模型进行仿真,结果表明,该控制规律解算能提供精确的纵向和横向控制,具有良好的指令跟踪性能.
关键词 非线性动态 控制律 飞行仿真
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非线性动态逆在大攻角导弹控制系统设计中的应用 被引量:4
16
作者 雷延花 陈士橹 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2003年第S1期109-112,共4页
导弹在大攻角飞行时,非线性及耦合严重,本文对推力矢量控制的空空导弹的控制系统进行了研究。根据导弹状态变化快慢不同,在奇异摄动理论的基础上,采用非线性动态逆设计了导弹的控制系统,并对导弹大攻角有侧滑飞行进行了仿真,结果表明文... 导弹在大攻角飞行时,非线性及耦合严重,本文对推力矢量控制的空空导弹的控制系统进行了研究。根据导弹状态变化快慢不同,在奇异摄动理论的基础上,采用非线性动态逆设计了导弹的控制系统,并对导弹大攻角有侧滑飞行进行了仿真,结果表明文中设计的控制系统可以很好地控制导弹作机动飞行。 展开更多
关键词 大攻角 非线性动态 解耦 控制系统
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基于高斯伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与跟踪控制 被引量:6
17
作者 陶超 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期865-872,879,共9页
针对复杂的非线性,多约束(状态约束、控制量约束、边界约束和路径约束等)的高超声速上升段质点动力学模型,基于高斯伪谱法对高超声速飞行器上升段轨迹进行优化设计,再以轨迹优化中得到的最优控制量作为参考指令,针对高超声速飞行器纵向... 针对复杂的非线性,多约束(状态约束、控制量约束、边界约束和路径约束等)的高超声速上升段质点动力学模型,基于高斯伪谱法对高超声速飞行器上升段轨迹进行优化设计,再以轨迹优化中得到的最优控制量作为参考指令,针对高超声速飞行器纵向非线性刚体动力学模型,结合非线性动态逆方法与PD控制方法对最优参考指令进行跟踪控制。仿真结果表明,基于非线性动态逆方法的PD控制器对高超声速飞行器上升段燃料消耗最小的最优轨迹能够精确地跟踪控制,同时得到更加直接的最优舵面偏转规律。 展开更多
关键词 高斯伪谱法 高超声速飞行器 轨迹优化跟踪 非线性动态
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软管连接约束下的加油机/无人机编队跟踪控制 被引量:2
18
作者 刘博 孟中杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期258-268,共11页
在自主空中加油任务中,针对受油无人机(UAV)与加油机对接后形成的软管约束下的编队跟踪控制问题,提出一种基于领航-跟随的加油编队跟踪控制方法。首先,建立软管约束下加油编队运动学/动力学模型。然后设计非奇异终端滑模编队快速收敛控... 在自主空中加油任务中,针对受油无人机(UAV)与加油机对接后形成的软管约束下的编队跟踪控制问题,提出一种基于领航-跟随的加油编队跟踪控制方法。首先,建立软管约束下加油编队运动学/动力学模型。然后设计非奇异终端滑模编队快速收敛控制器,以满足软管约束下加油编队的快速收敛需求;再考虑复杂气流和软管未知扰动,结合扩张状态观测器和PI型动态逆控制,设计无人机轨迹跟踪控制器,并基于Lyapunov稳定性分析证明闭环系统可实现有限时间的快速稳定。最后,通过数值仿真来验证所设计加油编队控制方法的有效性。 展开更多
关键词 无人机 自主空中加油 编队跟踪控制 奇异终端滑模控制 非线性动态
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基于ESO的高超声速飞行器非线性动态逆控制 被引量:6
19
作者 杨文骏 张科 +1 位作者 张明环 王靖宇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期805-811,共7页
以高超声速飞行器(HFV)纵向运动模型为研究对象,针对其巡航飞行中存在的参数不确定性和外界干扰问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的非线性动态逆(NDI)控制方法。采用精确反馈线性化方法实现了HFV速度与高度通道的解耦,并设计了... 以高超声速飞行器(HFV)纵向运动模型为研究对象,针对其巡航飞行中存在的参数不确定性和外界干扰问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的非线性动态逆(NDI)控制方法。采用精确反馈线性化方法实现了HFV速度与高度通道的解耦,并设计了动态逆控制器;在此基础上为系统的速度和高度通道设计了二阶ESO,实现对等效扰动的精确估计,并在控制器中进行补偿,从而实现HFV对高度和速度指令的精确跟踪,保证控制精度的同时大幅提升了系统的扰动抑制能力。仿真结果表明,相比于滑模控制,文中所设计方法具有更快的响应速度和更好的跟踪精度,体现出该方法的良好控制性能和较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 非线性动态 扩张状态观测器 扰动抑制 鲁棒性
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分布式电推进飞机动力偏航非线性动态逆控制
20
作者 尤顺 寇鹏 +3 位作者 姚轩宇 王京 梁得亮 梁哲 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期156-170,共15页
分布式电推进飞机可通过多推进器间的推力差动来调节飞行姿态,从而为实现动力偏航提供了硬件条件。为此,提出一种基于非线性动态逆的动力偏航控制策略。建立考虑分布式电推进系统推力差动的飞机非线性飞行动力学模型,并基于时标分离原则... 分布式电推进飞机可通过多推进器间的推力差动来调节飞行姿态,从而为实现动力偏航提供了硬件条件。为此,提出一种基于非线性动态逆的动力偏航控制策略。建立考虑分布式电推进系统推力差动的飞机非线性飞行动力学模型,并基于时标分离原则,将其划分为快状态子系统和慢状态子系统。随后,针对慢状态子系统的非线性特性,设计非线性动态逆控制器实现动力偏航控制,所计算出的滚转、俯仰、偏航速率作为参考指令传递给快状态子系统。快状态子系统控制器同样基于非线性动态逆方法设计,通过调节各分布式推进器间的推力差动,实现对给定滚转、俯仰、偏航速率的跟踪。考虑到分布式电推进系统具有天然的冗余性和容错性,将动力偏航控制策略拓展至了推进器冗余和故障等特殊工况。同时,针对分布式电推进器易受突风、电动机参数变化等扰动影响的问题,设计了基于自抗扰方法的各电推进器本地推力控制器。数值仿真结果表明:该策略可以实现90°动力偏航,并且可以抵抗15 m/s的突风扰动。 展开更多
关键词 全电飞机 分布式电推进 推力差动 飞行控制 非线性动态 自抗扰控制
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