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静思笃行持中秉正秋记与你分享**技术研究答辩人：学号：导师：中期检查报告静思笃行持中秉正秋记与你分享☞报告内容研究任务及主要研究内容1德才兼备知行合一研究计划及执行情况2存在问题及下一步工作安排4工作进展及学术成果3静思笃行持中秉正秋记与你分享☞研究任务德才兼备知行合一静思笃行持中秉正秋记与你分享☞主要研究内容关键传感器数据融合算法设计1飞行控制律设计2飞行实验3德才兼备知行合一使用卡尔曼滤波等方法获取关键传感器的最优估计；高度传感器的数据融合算法等；在旋翼机飞行控制系统中集成模型预测控制、模糊控制和自适应鲁棒控制等算法的可行性研究；本课题的特色是实现无人自转旋翼机的真实自主飞行。静思笃行持中秉正秋记与你分享☞报告内容研究任务及主要研究内容1德才兼备知行合一研究计划及执行情况2存在问题及下一步工作安排4工作进展及学术成果3静思笃行持中秉正秋记与你分享☞研究计划德才兼备知行合一月份内容123456789101112旋翼机的硬件设计及调试数学模型建立的前期准备工作旋翼机系统数学模型的建立干扰模型的建立高度和航迹跟踪控制算法研究中期答辩高度和航迹跟踪控制算法设计控制算法仿真实验及修正控制算法执行程序编写无人自转旋翼机系统实现飞行实验及控制算法改进分析可行性，确定最终方案论文撰写1.目前初步建立了旋翼机的Matlab模型，和进行了一些传统PID控制的仿真实验；2.正在学习相关现代控制算法，计划通过仿真验证之后，集成到旋翼机飞行控制系统中，进行试飞验证。静思笃行持中秉正秋记与你分享☞执行情况：算法部分德才兼备知行合一2.研究自转旋翼机的飞行控制特点，在某款固定翼无人机飞行控制算法的基础上进行改进，完成了无人自转旋翼机的姿态控制和水平航迹控制算法的设计。1.初步建立了自转旋翼机的Simulink仿真模型，进行了积分分离的串级PID仿真实验。静思笃行持中秉正秋记与你分享☞执行情况：硬件部分德才兼备知行合一1.研究某款GPS/MINS微惯导系统的特性，进行了跑车实验，目前正在分析实验数据；下一步要与其它型号产品的性能进行对比，并从中选型。静思笃行持中秉正秋记与你分享☞执行情况：硬件部分德才兼备知行合一2.进行了飞行控制系统部分硬件的选型和调试，包括无线数据传输模块、转速测量器和存储芯片等，使该系统可以实时记录并回传主旋翼转速等关键状态量及操作指令。飞控控制系统实物图静思笃行持中秉正秋记与你分享☞报告内容研究任务及主要研究内容1德才兼备知行合一研究计划及执行情况2存在问题及下一步工作安排4工作进展及学术成果3静思笃行持中秉正秋记与你分享Matlab建模与仿真1飞行控制算法设计2飞行实验3投递论文4德才兼备知行合一☞工作进展及学术成果静思笃行持中秉正秋记与你分享☞工作进展：建模与仿真德才兼备知行合一1.正在进行建模和仿真的工作，初步的纵向通道控制器模型如下：静思笃行持中秉正秋记与你分享☞工作进展：建模与仿真德才兼备知行合一内、外环PID控制器结构图外环高度控制器和内环俯仰稳定与控制器的结构相同，都采用积分分离PID控制算法；采用逐步逼近法整定内、外环的控制参数，进行仿真实验。静思笃行持中秉正秋记与你分享☞工作进展：建模与仿真德才兼备知行合一串级控制器仿真结果单回路控制器仿真结果由仿真结果可以看出：相比于单回路控制，串级控制的抗干扰性能更好，调节时间更短，超调量也更小，动态性能优于单回路控制。静思笃行持中秉正秋记与你分享☞工作进展：飞行控制算法设计德才兼备知行合一改进方案控制思想及优点积分分离PID控制算法当系统的偏差较大时，取消积分作用，以免由于积分作用使系统的稳定性降低，超调量增大，直至偏差小于一定值后，才引入积分控制，以消除系统的静差，提高系统的系统精度。变速积分PID控制算法变速积分的思想是设法改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应：偏差越大，积分越慢；偏差越小，积分越快。微分先行PID控制算法微分先行PID控制的思想是只对系统的输出变量y(k)进行微分，而对给定目标值不进行微分。这样，在改变目标值时不致引起系统大的振荡。微分先行PID控制可以避免目标值升降时引起的系统振荡，大大改善系统的动态特性。带有死区的PID控制算法带有死区的PID调节器基本思想是，一旦计算出的控制量u(k)进入饱和区，一方面对控制量输出值限幅；另一方面增加判别程序，算法中只执行削弱积分饱和项的积分运算，而停止增大积分饱和项的运算。在控制精度要求不高的场合，能减少由于频繁动作引起的振荡和能量消耗。无人旋翼机在飞行过程中受气象条件等强干扰，因此对纵向和横侧向通道采用串级PID控制算法，内环控制姿态，外环控制位置，并集成了如下改进方案：静思笃行持中秉正秋记与你分享☞工作进展：飞行控制算法设计德才兼备知行合一为了减小转弯时的升力损失以保持高度，纵向通道采用升降舵前馈控制的方法，控制器结构如下：纵向通道控制器横侧向通道控制器自转旋翼机一般采用后推式螺旋桨，反扭效应强于前拉式，油门变化会导致旋翼机受到的反扭力矩变化，从而造成滚转姿态和航向的波动。横侧向通道采用副翼前馈控制的方法平衡反扭力矩，控制器结构如下：静思笃行持中秉正秋记与你分享☞工作进展：飞行实验德才兼备知行合一在一款小型电动旋翼机上加装飞行控制系统，改装成小型无人旋翼机，在北京大兴某机场对该旋翼机进行了姿态控制和水平航迹控制的飞行实验。小型无人自转旋翼机实物图静思笃行持中秉正秋记与你分享☞工作进展：飞行实验德才兼备知行合一实验现场图片矩形航线（80mX100m）自主飞行实验静思笃行持中秉正秋记与你分享☞工作进展：飞行实验德才兼备知行合一高度跟踪曲线侧偏距收敛曲线（45m收敛至0）由试飞结果表明，应用以上设计的算法，可以有效控制自转旋翼机的高度和水平航迹，具有良好的动、稳态性能，稳态控制精度优于±5m。静思笃行持中秉正秋记与你分享☞报告内容研究任务及主要研究内容1德才兼备知行合一研究计划及执行情况2存在问题及下一步工作安排4工作进展及学术成果3静思笃行持中秉正秋记与你分享1建模与仿真1.尚未考虑操纵变量的耦合；2.未进行前馈补偿和解耦；3.未进行现代控制算法的设计。存在问题1.结合旋翼机实际控制特点，完善建模；2.引入前馈补偿和解耦环节，比较控制效果；3.集成现代控制算法，比较控制结果。工作安排☞存在问题及下一步工作安排德才兼备知行合一静思笃行持中秉正秋记与你分享☞存在问题及下一步工作安排内容控制方法控制原理及优点前馈控制前馈控制是按照扰动量的变化进行控制的，当系统出现干扰时，控制器就直接根据测量得到的干扰大小和方向求出相应的控制信号，以抵消或减小扰动对被控变量的影响。由于干扰发生后，在被控量还没有发生变化之前，控制器就产生了控制作用，使被控变量不发生偏差。模型预测控制旋翼机的飞行控制过程具有非线性、不确定性和时变的特点，要建立精确的解析模型十分困难，而模型预测控制算法由于采用了多步预测、滚动优化和反馈校正等控制策略，因而具有控制效果好、鲁棒性强、对模型精确性要求不高的优点。模糊控制模糊控制作为结合传统的基于规则的专家系统、模糊集理论和控制理论的成果而诞生，在模糊控制中，并不是像传统控制那样需要对被控过程进行定量的数学建模，而是试图通过从能成功控制被控对象的领域专家那里获取知识，及专家行为和经验。需要注意的是，一个完整的模糊控制系统还需要某种传统的控制器作为补充，一般采用PID控制算法。模糊控制的优点是：不需要精确的控制模型；提高系统的鲁棒性和自适应能力。自适应鲁棒控制自适应控制是一种能修正自己特性以适应对象和扰动动态特性变化的一种控制方法；鲁棒控制是指控制系统在一定的参数摄动下，维持某些性能的特性。德才兼备知行合一下一步要学习和引入的控制算法:静思笃行持中秉正秋记与你分享2改进算法传统串级PID算法的控制参数主要依据工程经验及整定原则进行现场整定，步骤较为繁琐。存在问题1.通过仿真实验，选择合适的算法集成到旋翼机飞行控制系统中，使系统具备一定的自适应能力；2.制订关键传感器的滤波算法，和双余度惯导系统的融合算法。工作安排☞存在问题及下一步工作安排德才兼备知行合一静思笃行持中秉正秋记与你分享3改进硬件试验样机尚未加装空速传感器，对速度的控制采用的是开环方式。存在问题工作安排☞存在问题及下一步工作安排德才兼备知行合一1.加装空速传感器，对油门进行闭环控制以实现前飞速度控制；2.采用双余度导航系统和更稳定的供电系统；3.大型无人旋翼机的飞行实验，实现更可靠的飞行控制。工作安排静思笃行持中秉正秋记与你分享敬请各位老师批评指正！德才兼备知行合一