航迹控制

摘要： 针对欠驱动船舶精准航迹控制需求,考虑基于模型的控制方法建模过程复杂、模型参数不确定及面临的航行环境复杂,存在未知时变外部扰动等问题,提出一种不依赖任何模型信息的欠驱动船舶航迹控制方法——无模型自适应PD控制。首先,基于紧格式动态线性化方法得到船舶等效数据模型,利用系统输入输出数据估计动态线性化模型中的伪偏导数。然后根据等效动态线性化模型设计无模型自适应PD控制器,控制器的设计仅利用系统的输入输出数据,不需要任何模型信息。最后,在相同测试条件下,通过Matlab仿真验证了本文设计的无模型自适应PD控制方法,与传统的无模型控制方法 PID控制在船舶航迹控制中的控制性能。

摘要： 多发飞机是中国民航主力机型,而一发失效标准仪表离场程序(EOSID)的广泛应用,既保证了飞行安全,还能提升飞机的最大起飞重量,从而提高经济效益.本文以A320飞机为试点,借助星基导航,将传统仪表程序与PBN程序编码结合,提高EOSID的可操作性.本文的成果能充分发挥机载设备和系统的功能,实现在起飞一发失效情况下对航迹的精确控制,降低机组在紧急情况下的工作负荷,实现更高的安全运行水平.

摘要： 为了实现无人作业船的自动导航,搭建了以Trimble BD982 GNSS系统为核心的差分定位系统.通过试验及分析得出了该系统的定位精度.为了进一步提高系统的导航精度,引入了联邦卡尔曼滤波算法,设计了基于航向姿态参考系统(AHRS)与GPS结合导航模式的卡尔曼滤波器.通过仿真试验表明该滤波器能明显提升系统的导航精度.

摘要： [目的]无人艇(USV)在复杂环境情况下会出现偏离目标航线的情况,为提高水面无人艇的抗干扰能力及实际航行的稳定性,实现对航迹的准确控制,提出一种改进的无人艇航迹控制方法.[方法]根据导航信号受环境影响的情况,对GPS信号有效和无效2种情况下的航迹控制分别进行分析,在自主可控平台上设计并实现了基于模糊控制可变船长比的视线导引算法(LOS)和自抗扰航向控制器(ADRC)相结合的航迹控制方法,并开展了双桨双舵无人艇湖上试验.[结果]仿真结果表明:该方法可满足航迹控制的要求,转弯后航向能够快速保持稳定,无频繁摆舵现象,且该方法能够完成真实环境下的航迹控制,航迹贴线误差均值约为0.1 m,方差约为0.03.[结论]湖上试验结果验证了该算法在实际工程应用中的可行性和有效性.

摘要： 现有的航迹控制与位置推算方法,存在定位技术不完善的问题,导致航迹曲线波动值偏高,设计一种集装箱运输船的航迹控制与位置推算方法.根据运输船载体的相对位置和运动方向,建立集装箱运输船海上坐标,匹配地图信息控制航迹路径,获取运输船的航向角信息,基于运动目标预测航行方向,提取运输船初始速度和初始位移数据,建立姿态角与旋转矩阵的对应关系,利用定位技术构建位置推算模型.实验结果表明,在相同的实验条件下,设计方法的航迹曲线波动值为2024.3 m,均少于现有方法,证明此次设计的方法性能更佳.

摘要： 多发飞机是中国民航主力机型,而一发失效标准仪表离场程序(EOSID)的广泛应用,既保证了飞行安全,还能提升飞机的最大起飞重量,从而提高经济效益。本文以A320飞机为试点,借助星基导航,将传统仪表程序与PBN程序编码结合,提高EOSID的可操作性。本文的成果能充分发挥机载设备和系统的功能,实现在起飞一发失效情况下对航迹的精确控制,降低机组在紧急情况下的工作负荷,实现更高的安全运行水平。

摘要： 以全自动无人作业船为研究平台,研究了水面无人作业船的航迹跟踪问题.基于无人作业船的欠驱动特性,在无人作业船舶的航迹控制数学模型的基础上,设计了滑模变结构控制器,试验表明该控制器具有很好的鲁棒性.

摘要： 航迹的合理控制是影响无人机(UAV)智能决策重要因素.考虑UAV巡检的局部观测性和任务环境的高空复杂性,以电力巡检领域知识为背景 ,提出面向UAV电力巡检的语义实体构建及航迹控制方法.首先,基于电力巡检领域的实体知识构建空间拓扑网络,并生成关于位置节点的语义航迹序列网络及其语义接口;然后,根据空间拓扑结构相似性度量的结果集,提出安全许可机制和基于强化学习的航迹控制策略,实现UAV电力巡检在统一的概念内涵和位置结构上的轨迹控制.实验结果表明:作为UAV巡检的实例,所提方法得到的最优策略能获得最大化的鲁棒性能;同时,该方法通过强化学习方法使目标网络的适应度稳定收敛且实体区域覆盖率高于95％,为UAV电力巡检任务决策提供了飞行依据.

摘要： 对有人机/无人机协同系统航迹控制关键技术进行了综合评述,并对未来研究进行了展望。首先阐述了有人机/无人机协同系统的研究意义和特点;其次,从飞行动力学与控制学科角度出发,就协同系统航迹控制问题展开讨论,总结和提炼了四个关键技术,即基于时空约束的异构机群离线航迹规划技术、基于通行法则的异构机群中远距在线航迹机动调整技术、基于深度强化学习理论的异构机群近距智能机动决策技术以及基于风场影响的异构机群队形鲁棒控制技术;之后对各个关键技术的研究现状进行了梳理和归纳;最后,对文章进行了总结并对有人机/无人机协同系统航迹控制未来的发展给出建议。综述表明,四个关键技术都还需要持续研究,其中在通行法则和控制器设计等方面可借鉴现有的有人机研究成果,并根据协同系统的特点进行改进和拓展,同时大力发展以人工智能为基础的无人机自主决策和空战技术,以更好地发挥其作为有人机忠诚僚机的作用。

摘要： 对有人机/无人机协同系统航迹控制关键技术进行了综合评述,并对未来研究进行了展望.首先阐述了有人机/无人机协同系统的研究意义和特点;其次,从飞行动力学与控制学科角度出发,就协同系统航迹控制问题展开讨论,总结和提炼了四个关键技术,即基于时空约束的异构机群离线航迹规划技术、基于通行法则的异构机群中远距在线航迹机动调整技术、基于深度强化学习理论的异构机群近距智能机动决策技术以及基于风场影响的异构机群队形鲁棒控制技术;之后对各个关键技术的研究现状进行了梳理和归纳;最后,对文章进行了总结并对有人机/无人机协同系统航迹控制未来的发展给出建议.综述表明,四个关键技术都还需要持续研究,其中在通行法则和控制器设计等方面可借鉴现有的有人机研究成果,并根据协同系统的特点进行改进和拓展,同时大力发展以人工智能为基础的无人机自主决策和空战技术,以更好地发挥其作为有人机忠诚僚机的作用.

摘要： 针对水下自主无人航行器(Autonomous Unmanned Underwater Vehicle,AUV)三维航迹跟踪控制问题,采用视线导引法,利用空间几何原理,将空间视线导引法的三维航迹跟踪控制转换为航向角跟踪控制与纵倾角跟踪控制,设计了纵倾模型预测控制算法,以某型AUV运动数学模型为案例,仿真验证了所提出的基于空间视线导引法的三维航迹控制方法.结果表明,文章提出的基于空间视线导引法的三维航迹跟踪控制具有较好的航迹控制性能,有较高的工程实用价值,设计的纵倾模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法,具有良好的控制性能和控制品质.

摘要： 本文针对伞翼飞行器独特的飞行特点及其航迹控制,建立了伞翼飞行器的六自由度动力学模型,提出了一种模糊PID控制方法作为其自主飞行的控制律.该方法利用模糊控制规则以及误差和误差变化率大小对模糊PID参数进行在线实时调整,通过确定模糊PID的初始参数、模糊控制器的论域以及模糊规则的过程,完成模糊控制器的设计,使该控制器能够进一步适应伞翼飞行器在实时飞行控制中的不确定性和时变性.最后,在MATLAB仿真环境中对比分析了不同条件下PID控制和模糊PID两种控制方法对伞翼飞行器的控制响应及控制精度,结果表明模糊PID具有较好的控制性和自适应性,更能适用于伞翼飞行器这种低速、滞后响应的飞行器,为该飞行器的研制提供一定的设计依据.

摘要： 水深测量时,实时显示测船偏离计划测线的位置,确保测船尽可能保持在计划测线上,是合理采集水深点从而确保高质量测图的重要环节。本文在分析了航迹控制中偏航指示算法的作业原理的基础上,提出了三种判断测船与计划测线相对位置的方法,完善了航向修正量的计算方法,为航迹控制提供了有利的理论依据。

摘要： 本文研究了船舶直线航迹控制问题,本算法采用神经网络逼近模型中的不确定项,将动态面控制与后推法结合,消除了后推法的计算膨胀问题,降低了控制器的复杂性;将Nussbaum增益技术融入控制器设计中,处理系统中方向未知的不确定虚拟控制增益函数,不仅可以避免可能存在的控制器奇异值问题,而且还能使得整个系统的在线学习参数显著减少,与DSC方法优点结合,使得控制算法的计算量大为减少,便于计算机实现.最后,计算机仿真结果验证了本文所提出控制设计的有效性.

摘要： 本文提出了一种新的平流层空飘动力气球设计思路，分析了通过增加导航定位系统和辅助动力，实现平流层气球航迹控制的关键技术和实现可行性。

摘要： 由于船舶的吃水、装载量、船体污底等变化较大,天气、海况的变化难以预料和测量,以上这些干扰信号不能直接用于控制,目前的远洋船上多采用降低灵敏度的方法对其进行补偿.船舶运动控制具有较强的非线性、不确定性、大惯性、大滞后和慢时变特性,加上在航行过程中存在的干扰和噪声,使得航迹控制变得非常复杂,运用常规的PID算法难以达到期望的控制效果,它不可能根据船舶动态特性和海况变化实现其参数的自动整定,总是偏离其最佳工作状态。船舶航行控制过程中所需要的全部信息都已包含在输入/输出的数据之中,从船舶航迹、航向、航速、舵角及偏差等的变化特性及其历史数据所反映的变化趋势上,通过卡尔曼滤波和船舶运动特征值的提取建立船舶的预报模型。本文利用自适应神经网络MFA的优点及其自学习、抗滞后的功能,减少航迹波动幅度和次数,降低船舶营运成本,提高经济效益。

摘要： 舰载机进场着舰需要精确控制航迹,保持合适的速度、稳定的姿态和准确的对舰位置,才能实现安全拦阻着舰.与战斗机相比,E-2D预警机作为舰载运输类飞机,进场着舰风险更高.本文从多个方面详细对比研究了E-2D预警机相对于舰载战斗机着舰难度,如翼展大,着舰对中要求高;滑流对飞机气动特性影响严重;动力装置油门响应慢;飞行操纵品质要求差异;单发失效时操纵难度大;进场速度低;未安装平视显示器等.研究成果可以作为舰载机设计重要参考.

摘要： 舰载机进场着舰需要精确控制航迹,保持合适的速度、稳定的姿态和准确的对舰位置,才能实现安全拦阻着舰.与战斗机相比,E-2D预警机作为舰载运输类飞机,进场着舰风险更高.本文从多个方面详细对比研究了E-2D预警机相对于舰载战斗机着舰难度,如翼展大,着舰对中要求高;滑流对飞机气动特性影响严重;动力装置油门响应慢;飞行操纵品质要求差异;单发失效时操纵难度大;进场速度低;未安装平视显示器等.研究成果可以作为舰载机设计重要参考.

摘要： 舰载机进场着舰需要精确控制航迹,保持合适的速度、稳定的姿态和准确的对舰位置,才能实现安全拦阻着舰.与战斗机相比,E-2D预警机作为舰载运输类飞机,进场着舰风险更高.本文从多个方面详细对比研究了E-2D预警机相对于舰载战斗机着舰难度,如翼展大,着舰对中要求高;滑流对飞机气动特性影响严重;动力装置油门响应慢;飞行操纵品质要求差异;单发失效时操纵难度大;进场速度低;未安装平视显示器等.研究成果可以作为舰载机设计重要参考.

摘要： 舰载机进场着舰需要精确控制航迹,保持合适的速度、稳定的姿态和准确的对舰位置,才能实现安全拦阻着舰.与战斗机相比,E-2D预警机作为舰载运输类飞机,进场着舰风险更高.本文从多个方面详细对比研究了E-2D预警机相对于舰载战斗机着舰难度,如翼展大,着舰对中要求高;滑流对飞机气动特性影响严重;动力装置油门响应慢;飞行操纵品质要求差异;单发失效时操纵难度大;进场速度低;未安装平视显示器等.研究成果可以作为舰载机设计重要参考.

摘要： 本发明公开了一种翼伞系统航迹规划方法，包括：1、建立风固定坐标系下的翼伞降阶质点模型；2、确定翼伞系统在空投初始时刻t0的位置和航向角、着陆时刻tf的期望位置和期望航向角、翼伞操纵绳的最大下拉量umax；3、建立翼伞系统航迹规划的目标函数；4、将翼伞飞行时段[t0,tf]划分为n个相邻区间，每个子区间内控制量取常数值以控制翼伞系统；5、求解翼伞飞行时段每个区间的最优控制量，使目标函数值取最小值；6、根据最优控制量序列和翼伞的初始状态和速度，推导出规划的航迹。该方法得到的规划航迹满足精确且逆风着陆的要求，且航迹能量消耗较低，同时翼伞归航时的操控简单，控制量变化幅度较小，为系统提供了更大的控制量冗余，航迹平滑合理，便于跟踪。

摘要： 本发明提供一种无人艇折线航迹跟踪控制方法、控制器以及无人艇，能够有效减少运行计算量，降低切换过渡的超调量，同时提高航迹跟踪控制的精确性和可靠性。折线航迹跟踪控制方法包括：根据预先设定的期望经过的航路点，设计无人艇的期望折线航迹，并计算无人艇到任一折线段航迹的有向距离；基于有向距离设计无人艇折线航迹跟踪控制过程的艏向角引导律，使无人艇加速靠近目标航迹；设计折线航迹过渡段的定常回转圆平滑过渡策略，在即将进入下一条折线航迹前，使得无人进入定常圆回转状态；进行无人艇的航速控制计算；设计艏向角速度的虚拟输入，基于非线性反步法的逐步递推，得到期望艏向角的控制律；按照以上步骤控制无人艇按照期望航迹行驶。

摘要： 本发明公开了一种翼伞系统航迹规划方法，包括：1、建立风固定坐标系下的翼伞降阶质点模型；2、确定翼伞系统在空投初始时刻t0的位置和航向角、着陆时刻tf的期望位置和期望航向角、翼伞操纵绳的最大下拉量umax；3、建立翼伞系统航迹规划的目标函数；4、将翼伞飞行时段[t0,tf]划分为n个相邻区间，每个子区间内控制量取常数值以控制翼伞系统；5、求解翼伞飞行时段每个区间的最优控制量，使目标函数值取最小值；6、根据最优控制量序列和翼伞的初始状态和速度，推导出规划的航迹。该方法得到的规划航迹满足精确且逆风着陆的要求，且航迹能量消耗较低，同时翼伞归航时的操控简单，控制量变化幅度较小，为系统提供了更大的控制量冗余，航迹平滑合理，便于跟踪。

摘要： 本发明针对双喷水推进式矢量驱动无人艇提供了一种基于滑模控制和控制分配的无人艇航迹跟踪控制方法。本发明包含以下步骤：步骤100，建立无人艇非线性动力学模型；步骤200，设计基于滑模控制原理的无人艇航迹跟踪控制器；步骤300，设计控制分配器，将滑模控制器输出的期望控制力和力矩向量转换为底层执行机构的控制量。本发明能够为双喷水推进式矢量驱动无人艇提供有效的控制方案，解决了矢量驱动无人艇的高精度航迹跟踪、高效率底层控制量分配的挑战；所提出的控制方法在保证控制系统稳定性的同时，降低了无人艇航迹跟踪误差，提升了双喷水推进式矢量驱动无人艇的航迹跟踪控制性能。

摘要： 课题在于，高精度地计算预测位置。解决手段在于，航迹预测装置(10)具备角速度计算部(30)、水平对地速度计算部(70)及预测位置计算部(80)。角速度计算部(30)对移动体的角速度进行计测或者计算。水平对地速度计算部(70)根据移动体的姿势角、对地去路及对地船速而计算水平对地速度。预测位置计算部(80)使用从当前时刻至预测目标时刻为止的时间和水平对地速度，若角速度超过转动检测阈值则使用角速度的积分运算来计算预测位置。

摘要： 本发明属于船舶自动控制技术领域，具体涉及一种船舶自适应模糊输出反馈航迹跟踪控制方法及控制系统，包括：采集船舶运动信息；根据船舶运动信息建立船舶运动学及动力学模型；根据船舶运动学及动力学数学模型及模糊逻辑系统建立事件采样机制自适应模糊状态观测器；根据船舶运动学及动力学数学模型及事件采样机制自适应模糊状态观测器建立事件采样机制控制律。本发明通过事件采样机制模糊状态观测器，成功解决由网络环境引起的位置信息中断问题并通过事件触发机制与自适应模糊反馈控制的结合，且解决了由事件采样机制导致的信号不连续问题，并使得执行器对控制命令的需求响应频率大幅下降。

摘要： 本发明公开了一种巡飞弹航迹飞行控制系统仿真设计方法及该控制系统，包括：建立巡飞弹的弹道仿真数学模型；设计基于L1非线性航迹制导律、STT稳定控制律和滚转稳定控制律的巡飞弹航迹飞行控制系统的控制参数；获得巡飞弹六自由度有控弹道仿真程序；将干扰因素和拉偏系数表加入到巡飞弹六自由度有控弹道仿真程序中；根据拉偏系数表开展巡飞弹六自由度有控弹道仿真试验，输出仿真结果；判断仿真结果是否满足期望要求，若否，则跳转至步骤2并重新设计控制参数；若是，则结束设计过程。本发明能够解决弹体转动时带来的气动与控制耦合、弹体运动动态噪声、导引头图像旋转等问题，能够有效提升气动布局巡飞弹航迹飞行作战效能。

摘要： 本发明提供一种基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制方法，通过电磁罗经获取动力浮标的实时航行信息，根据实时航行信息判断动力浮标的位置，若未到达规划航迹点，则运行基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制，若到达规划航迹点并且未到达最后一个规划航迹点，则切换规划航迹点，计算下一规划航迹段的提前转向距离并开始下一规划航迹段的航迹控制，到达最后一个规划航迹点完成航迹控制任务。本发明能有效控制动力浮标的航行轨迹，提高航行的安全性；利用动力浮标的航迹偏差距离计算目标航向，计算方法更加简单，在动力浮标逼近规划航迹线时，对方向舵的控制更加平缓，有利于延长舵机的使用寿命；在航迹段切换时，减小了航迹控制过程中的外漂距离。

摘要： 本发明提供一种基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制方法，通过电磁罗经获取动力浮标的实时航行信息，根据实时航行信息判断动力浮标的位置，若未到达规划航迹点，则运行基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制，若到达规划航迹点并且未到达最后一个规划航迹点，则切换规划航迹点，计算下一规划航迹段的提前转向距离并开始下一规划航迹段的航迹控制，到达最后一个规划航迹点完成航迹控制任务。本发明能有效控制动力浮标的航行轨迹，提高航行的安全性；利用动力浮标的航迹偏差距离计算目标航向，计算方法更加简单，在动力浮标逼近规划航迹线时，对方向舵的控制更加平缓，有利于延长舵机的使用寿命；在航迹段切换时，减小了航迹控制过程中的外漂距离。

摘要： 本发明涉及一种无人机撞绳回收航迹控制方法及控制系统，提出一种基于侧滑增稳的自适应航迹控制方法，在侧风对无人机机体运动产生实质性影响之前就能进行预判，并采取抑制措施，提高在侧风干扰下的航迹控制灵敏度与控制精度，实现在严苛时间窗口约束条件下的高精度航迹控制，提高无人机撞绳成功率，降低回收损伤概率。本发明提出的航迹控制方法，能够大幅提高一次撞绳成功率，实现机翼撞绳点精确控制，有效避免因风场干扰下控制精度降低导致的撞绳损伤以及频繁复飞带来的时间与燃料成本增加。