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一种低成本MEMS惯性传感器应用技术研究 被引量：11
1
作者 李仁 曾庆双 陈希军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1670-1674,共5页
讨论和分析了标定一种低成本MEMSINS传感器的方法和过程,MEMS传感器价格低廉但是误差很大,因此对其进行精确的标定对减少系统误差有很大的作用,包括零偏、刻度因子以及未对准误差和非正交误差等。通过对陀螺误差进行建模分析,利用卡尔... 讨论和分析了标定一种低成本MEMSINS传感器的方法和过程,MEMS传感器价格低廉但是误差很大,因此对其进行精确的标定对减少系统误差有很大的作用,包括零偏、刻度因子以及未对准误差和非正交误差等。通过对陀螺误差进行建模分析,利用卡尔曼滤波对数据进行处理,使用不需要传感器与测试平台精确对准的多位置对准方法来标定加速度计参数,结果表明陀螺的系统方差有很大改善,同时在静态情况下进行导航解算,表明标定结果有效。 展开更多
关键词 标定 导航 惯性测量单元 ADIS16350 误差分析 MEMSINS
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惯性元件的失准角分离技术研究 被引量：5
2
作者 李巍 任顺清 赵洪波 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期43-46,共4页
针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误... 针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误差、夹具误差和失准角误差进行了误差分离.针对加速度计失准角的测试,设计了简易的测试方法,有效分离了加速度计的失准角以及夹具体的安装误差.对一个半球谐振陀螺仪和一个石英加速度计的失准角进行了实测,标定精度达到角秒级,验证了采用误差分离技术的测试方案的正确性,提高了失准角测试精度. 展开更多
关键词 失准角 陀螺仪 加速度计 误差分离技术
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半球谐振陀螺控制及补偿技术 被引量：9
3
作者 伊国兴 魏振楠 +2 位作者 王常虹 奚伯齐 孙一为 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期780-789,共10页
首先介绍了半球谐振陀螺(HRG)发展历程,分析国内外研究现状并总结了现阶段半球谐振陀螺发展趋势;其次讨论了半球谐振陀螺控制技术,包括不同条件下驻波的激励检测方法、陀螺工作模式、驻波控制方案,以及一种全新的频率调制控制方案;另外... 首先介绍了半球谐振陀螺(HRG)发展历程,分析国内外研究现状并总结了现阶段半球谐振陀螺发展趋势;其次讨论了半球谐振陀螺控制技术,包括不同条件下驻波的激励检测方法、陀螺工作模式、驻波控制方案,以及一种全新的频率调制控制方案;另外,分别以驻波调制补偿、电极增益补偿、多陀螺补偿以及环境载荷补偿为例,分析了控制方案补偿、器件补偿、系统补偿以及场景补偿等四种半球谐振陀螺补偿技术;最后通过对现有技术和研究的分析,提出了半球谐振陀螺控制及补偿技术未来的发展方向。 展开更多
关键词 半球谐振陀螺 哥氏振动陀螺 驻波控制技术 陀螺补偿技术
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空间机器人的智能控制器设计(英文) 被引量：3
4
作者 丰保民 马广程 +1 位作者 解伟男 王常虹 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期730-734,共5页
自由漂浮空间机器人动力学方程不能被参数线性化并且存在模型不确定性,使得基于数学模型的控制问题变得十分复杂。本文研究了自由漂浮空间机器人的智能控制方法,提出了一个鲁棒的模糊神经网络控制器。首先利用模糊神经网络控制器来逼近... 自由漂浮空间机器人动力学方程不能被参数线性化并且存在模型不确定性,使得基于数学模型的控制问题变得十分复杂。本文研究了自由漂浮空间机器人的智能控制方法,提出了一个鲁棒的模糊神经网络控制器。首先利用模糊神经网络控制器来逼近理想控制器,然后利用鲁棒控制器对逼近误差进行估计和抑制。根据Lyapunov函数建立的新的网络学习算法保证了系统的稳定性。最后利用该控制器对平面二连杆空间机器人进行了研究。仿真结果表明该智能控制方案是有效的。 展开更多
关键词 空间机器人 模糊神经网络 智能控制 轨迹控制
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三轴转台三轴交汇中心位置对准方法的研究 被引量：3
5
作者 李志成 任顺清 +1 位作者 温奇咏 王常虹 《宇航计测技术》 CSCD 2009年第2期10-13,16,共5页
在导弹仿真系统中,需要设计一个三轴导引头转台来模拟空中导弹的姿态,需要仿真转台的三轴交汇中心与模拟运动球面的球心精确对准。首先在转台地基上设3个基准点,并精确测量在某基准坐标系下3个基准点和球心的三维坐标。为了满足精确的... 在导弹仿真系统中,需要设计一个三轴导引头转台来模拟空中导弹的姿态,需要仿真转台的三轴交汇中心与模拟运动球面的球心精确对准。首先在转台地基上设3个基准点,并精确测量在某基准坐标系下3个基准点和球心的三维坐标。为了满足精确的对准要求,本文设计了一种对准方案,利用已知坐标,通过利用两个经纬仪的测量将经纬仪三轴交汇中心引入基准坐标系,再利用经纬仪引出转台三轴交汇中心,以经纬仪为桥梁将球心与转台三轴交汇中心联系起来。通过计算和调整,完成对准任务,最终实现了三轴转台的位置对准。 展开更多
关键词 对准 导引头仿真转台 最小二乘法 迭代算法 经纬仪
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惯性仪表测试技术 被引量：7
6
作者 王常虹 任顺清 陈希军 《导航定位与授时》 2016年第5期1-4,共4页
针对惯性仪表测试技术所涉及的几个基本问题进行了分析,给出了试验的分类和功能,提出了今后发展建议。
关键词 惯性仪表 测试 试验
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惯性平台测漂方案的研究 被引量：1
7
作者 李巍 曾鸣 于志伟 《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第1期68-71,128,共5页
陀螺仪的漂移是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键.给出了一种利用三轴高精度伺服转台提供多个测试位置,使惯性平台工作在相应位置下,并处于惯性稳定状态的静态6... 陀螺仪的漂移是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键.给出了一种利用三轴高精度伺服转台提供多个测试位置,使惯性平台工作在相应位置下,并处于惯性稳定状态的静态6位置测漂方案.三轴转台的使用提高了多位置测量时,平台测漂位置的精确度.建立了包含陀螺仪漂移、地球自转、安装误差角等因素在内的平台漂移数学模型.对平台漂移误差参数的辨识方法进行了阶段性分析,取加速度计和欧拉角的输出作为观测量,建立了平台漂移误差模型的状态方程和输出方程.从理论上分析了影响陀螺安装误差角辨识精度的主要因素,提出了转台相对地面存在角速率条件下的辨识方案改进的思路. 展开更多
关键词 惯性平台 陀螺仪 漂移 扩展卡尔曼滤波器
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单轴高频角振动转台控制系统实验研究 被引量：1
8
作者 陈虹丽 刘磊 +1 位作者 李强 于立君 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2018年第3期51-54,共4页
设计了一款DSP+FPGA的高速控制系统。针对角振动台的谐振问题,提出使用自抗扰控制器,搭建了DSP+FPGA硬件平台,编写了自抗扰控制算法程序,实现了控制目标。为了简化DSP+FPGA系统的调试,设计USB通信接口和基于USB协议的上位机软件,记录动... 设计了一款DSP+FPGA的高速控制系统。针对角振动台的谐振问题,提出使用自抗扰控制器,搭建了DSP+FPGA硬件平台,编写了自抗扰控制算法程序,实现了控制目标。为了简化DSP+FPGA系统的调试,设计USB通信接口和基于USB协议的上位机软件,记录动态数据。在一款单轴转台上调试了控制系统的软件和硬件,通过反复整定参数,实现对20 Hz正弦波的跟踪,验证了控制系统的性能,证实了自抗扰控制器适合于运动控制,反应快速,超调小,稳态精度高。 展开更多
关键词 高频角振动台 自抗扰控制 DSP+FPGA
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惯性/卫星/天文组合导航仿真研究
9
作者 曾庆双 李仁 陈希军 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第11期68-72,共5页
研究组合导航系统优化导航的精度,针对星敏感器和卫星导航数据难以获取。为了对惯性/卫星/天文组合导航系统优化分析,同时克服物理实验缺少飞行轨迹信息的不足,深入研究了组合导航系统半物理仿真系统。提出了利用分布式子系统仿真模拟器... 研究组合导航系统优化导航的精度,针对星敏感器和卫星导航数据难以获取。为了对惯性/卫星/天文组合导航系统优化分析,同时克服物理实验缺少飞行轨迹信息的不足,深入研究了组合导航系统半物理仿真系统。提出了利用分布式子系统仿真模拟器,通过外部接口传输导航数据的仿真方法,便于进行子系统的单独验证以及组合导航仿真研究。通过对各子系统的仿真以及利用联邦滤波结构的组合导航算法仿真,结果表明,改变导航参数后的表现与理想结果一致,证明系统能够完成设定的导航任务,并为设计提供了参考。 展开更多
关键词 软件定义无线电 星图模拟 全球定位系统模拟器 联邦滤波器
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GPS／DR车载导航滤波技术研究
10
作者 陈希军 樊锦明 《战术导弹控制技术》 2012年第1期21-25,共5页
针对描述车辆变化过程的“当前”统计模型在车辆处于弱机动情况下跟踪性能较差的不足，提出了一种改进的“当前”统计模型来描述车辆的各种机动特性。分析了采用扩展卡尔曼滤波技术（EKF）的GPS／DR组合定位方法，针对EKF在处理非线性... 针对描述车辆变化过程的“当前”统计模型在车辆处于弱机动情况下跟踪性能较差的不足，提出了一种改进的“当前”统计模型来描述车辆的各种机动特性。分析了采用扩展卡尔曼滤波技术（EKF）的GPS／DR组合定位方法，针对EKF在处理非线性模型上的不足，采用了无迹卡尔曼滤波技术（UKF）来实现GPS／DR组合定位，以进一步提高车载导航系统的精度，仿真结果表明定位精度由8m提高到5m。 展开更多
关键词 车载导航系统 改进的“当前”统计模型 EKF UKF
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考虑执行器饱和与量化的六自由度气浮平台协作控制
11
作者 张桀睿 夏红伟 +2 位作者 温奇咏 邵志杰 马广程 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期707-716,共10页
针对六自由度气浮平台的协作控制问题,提出了一种考虑执行器饱和与量化的固定时间控制方法。首先,基于图论和对偶四元数理论建立了多个六自由度气浮平台的通信拓扑关系和位姿耦合数学模型。其次,基于增加幂次积分器方法,设计了一种六自... 针对六自由度气浮平台的协作控制问题,提出了一种考虑执行器饱和与量化的固定时间控制方法。首先,基于图论和对偶四元数理论建立了多个六自由度气浮平台的通信拓扑关系和位姿耦合数学模型。其次,基于增加幂次积分器方法,设计了一种六自由度气浮平台的固定时间协作控制算法,使系统能够在一个与初始状态无关的有限时间内收敛。在不引入额外的辅助或观测系统的前提下,补偿了执行器引入的输入饱和与量化的非线性特性。最后,数字仿真实验证明了所提出的理论成果的可行性与优越性。相比传统的渐进收敛的控制器,所设计的控制器收敛精度提升了86.86%,响应速度提升了23.69%。 展开更多
关键词 六自由度气浮平台 协作控制 固定时间控制 输入饱和 输入量化
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基于频率解调的半球谐振陀螺控制系统设计
12
作者 关泽源 魏振楠 +2 位作者 孙一为 王瑞祺 伊国兴 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期494-498,共5页
与力平衡模式相比,半球谐振陀螺的全角模式具有测量范围大及线性度高等优点。该文针对现有全角模式解调方案里驻波方位角计算过程中存在的精度损失,以及输出对温度变化敏感等问题,以行波线性叠加原理为基础,提出基于顺时针、逆时针行波... 与力平衡模式相比,半球谐振陀螺的全角模式具有测量范围大及线性度高等优点。该文针对现有全角模式解调方案里驻波方位角计算过程中存在的精度损失,以及输出对温度变化敏感等问题,以行波线性叠加原理为基础,提出基于顺时针、逆时针行波同步频率解调的半球谐振子驻波信息解算方法。设计基于频率解调的全角模式半球谐振陀螺多回路控制方法,实现驻波的频率、幅度及正交控制。针对现场可编程门阵列(FPGA)电路算法优化难及浮点运算精度低等问题,设计并实现了现场可编程门阵列+数字信号处理(FPGA+DSP)双核心半球谐振陀螺数字控制电路。通过实物实验验证了该文提出的控制方案及数字控制电路的有效性。实验结果表明,此方法可减小由温度波动引起的谐振频率改变对陀螺输出的影响。 展开更多
关键词 半球谐振陀螺 全角模式 频率解调 多回路控制
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基于实测数据回放的ROV导航定位系统研究
13
作者 李学成 谢阳光 +1 位作者 张舸 伊国兴 《导航定位与授时》 CSCD 2023年第1期84-91,共8页
针对ROV对国产导航系统的需求,研发了包含导航融合终端软件及光纤罗经在内的ROV导航定位系统工程样机。该系统由嵌入式运行模式、仿真运行模式和数据分析模块三部分组成,能够完整记录ROV工作环境数据信息并进行时标化存储,生成实测数据... 针对ROV对国产导航系统的需求,研发了包含导航融合终端软件及光纤罗经在内的ROV导航定位系统工程样机。该系统由嵌入式运行模式、仿真运行模式和数据分析模块三部分组成,能够完整记录ROV工作环境数据信息并进行时标化存储,生成实测数据文件,进而通过精准复现ROV工作环境数据,为ROV导航算法的调试提供便捷、一致的试验数据和高效的数据分析手段。海试验证结果表明,系统有效复现了水下试验数据,通过数据回放仿真高效完成了导航算法参数调试,对USBL噪声实现80%抑制,并能够有效应对USBL输出异常情况,可有效辅助ROV水下调查及安装等工程作业。 展开更多
关键词 水下导航系统 数据回放 ROV 组合导航 数据融合 卡尔曼滤波
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面向室内场景的惯性磁感应定位方法
14
作者 夏子权 李新年 +3 位作者 闻帆 于谦玺 冯学光 李清华 《导航定位与授时》 CSCD 2023年第4期132-139,共8页
针对卫星拒止的室内导航问题,在现有磁信标定位技术的基础上,通过分析低频旋转磁场的特点,建立了一种不受传感器姿态和磁信标磁矩信息影响的磁感应矢量夹角观测模型,并结合MEMS惯性导航的误差模型提出了一种以磁感应矢量夹角的正余弦值... 针对卫星拒止的室内导航问题,在现有磁信标定位技术的基础上,通过分析低频旋转磁场的特点,建立了一种不受传感器姿态和磁信标磁矩信息影响的磁感应矢量夹角观测模型,并结合MEMS惯性导航的误差模型提出了一种以磁感应矢量夹角的正余弦值为量测信息的惯性磁感应动态定位方法,避免了磁传感器姿态误差和磁矩误差对定位结果的影响。利用实验室的双轴磁信标实验系统进行静态测试,验证了磁感应定位模型具有不受传感器姿态、环境中遮挡物以及磁矩影响的特点;通过数值仿真的方式对基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的惯性磁感应定位方法进行验证,结果表明该方法能有效地抑制惯性导航的发散,且位置最大误差小于0.75 m,满足大多数室内场景下的高精度导航定位需求。 展开更多
关键词 磁感应定位 惯性磁感应定位 无迹卡尔曼滤波 磁信标定位系统
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四旋翼无人机安全轨迹跟踪控制
15
作者 孙谷昊 曾庆双 蔡中泽 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1261-1269,共9页
针对存在安全约束的四旋翼无人机,为了保证其能够快速稳定地跟踪给定轨迹,本文提出了一种基于双闭环思想及控制障碍函数求解二次规划问题的控制器设计框架.首先,考虑到无人机的模型不确定性及外界干扰问题,基于快速非奇异终端滑模面设... 针对存在安全约束的四旋翼无人机,为了保证其能够快速稳定地跟踪给定轨迹,本文提出了一种基于双闭环思想及控制障碍函数求解二次规划问题的控制器设计框架.首先,考虑到无人机的模型不确定性及外界干扰问题,基于快速非奇异终端滑模面设计了双闭环标称控制器,能够实现有限时间快速收敛.进一步地,为了解决无人机遇到的状态、距离约束等安全控制问题,利用控制障碍函数,将带有约束的控制器设计问题转化成二次规划的求解问题.最后,对提出的控制策略进行了仿真,验证了控制器的快速性和鲁棒性,并实现了给定轨迹的安全跟踪. 展开更多
关键词 四旋翼无人机 终端滑模 控制障碍函数 安全约束
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测量丢失下时滞惯性系统故障估计的优化鲁棒Kalman滤波
16
作者 梁天添 王英东 +1 位作者 杨健雄 王茂 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期627-636,共10页
针对具有状态定常时滞、测量丢失、执行器故障和噪声测量偏差的惯性系统,提出一种基于白鲸优化算法的优化鲁棒扩展Kalman滤波器。首先,视执行器故障为系统的附加状态变量,建立增广时滞系统。其次,设计鲁棒扩展Kalman滤波器。给出鲁棒上... 针对具有状态定常时滞、测量丢失、执行器故障和噪声测量偏差的惯性系统,提出一种基于白鲸优化算法的优化鲁棒扩展Kalman滤波器。首先,视执行器故障为系统的附加状态变量,建立增广时滞系统。其次,设计鲁棒扩展Kalman滤波器。给出鲁棒上界,降低非线性状态项和非线性状态时滞项的线性化误差;考虑测量丢失环节对滤波精度的影响,在滤波器中引入调节系数降低估计误差。最后,考虑噪声真实值和测量值可能存在的偏差,基于白鲸优化算法优化噪声测量值的协方差矩阵,降低噪声测量偏差对滤波性能的影响。仿真结果表明,相较于基于鲸鱼优化算法和基于灰狼优化算法的优化鲁棒扩展Kalman滤波器,所提方法对状态变量估计的均方根误差分别平均降低了50.2%和67.2%,执行器故障估计的均方根误差分别降低了12.8%和35.4%;状态估计误差均值分别平均降低了21.2%和31.4%,执行器故障估计均值分别降低了9.3%和16.9%,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 故障估计 状态时滞 测量丢失 智能优化 鲁棒Kalman滤波
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天文导航中的星敏感器技术 被引量：23
17
作者 李葆华 刘国良 +1 位作者 刘睿 王常虹 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1615-1620,共6页
由于星敏感器仅仅工作在全天球的识别模式下远不能满足当前飞行器任务的需要,提出了当星敏感器有足够的先验信息情况下,可在星跟踪模式或者预测星像模式下工作,来提高星敏感器的数据更新率,降低由全天球识别带来误匹配的可能性。本文提... 由于星敏感器仅仅工作在全天球的识别模式下远不能满足当前飞行器任务的需要,提出了当星敏感器有足够的先验信息情况下,可在星跟踪模式或者预测星像模式下工作,来提高星敏感器的数据更新率,降低由全天球识别带来误匹配的可能性。本文提出了一种新的星跟踪算法来克服飞行器在大角速度飞行情况下传统星跟踪算法处理时间过长等不足;为了消除由于系统噪声带来的误差,还提出了星图滤波和星像滤波的方法。实验结果表明,当飞行器在2.25°/s的角速度下飞行时,星敏感器能在10pixel×10pixel的范围内从星图中正确提取星像,星图经去噪后,星敏感器输出精度提高了近5″,从而使星敏器可在飞行器高动态飞行情况下实现高精度、高更新率的姿态输出。文中描述的所有方法已在2007年和2008年进行了地面观星测试,并于2009年即将应用于某些卫星的姿控系统中。 展开更多
关键词 天文导航 星敏感器 星跟踪算法 星像预测
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陀螺加速度计误差模型系数离心机测试方法研究 被引量：16
18
作者 乔永辉 刘雨 +1 位作者 苏宝库 曾鸣 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期854-859,931,共7页
提出了一种在带有反转平台的精密离心机上标定陀螺加速度计误差模型系数的方法。阐述了其测试原理,指出这种带反转平台的测试原理改善了陀螺加速度计离心机测试的环境条件。所提出的测试方案和辨识方法解决了陀螺加速度计在精密离心机... 提出了一种在带有反转平台的精密离心机上标定陀螺加速度计误差模型系数的方法。阐述了其测试原理,指出这种带反转平台的测试原理改善了陀螺加速度计离心机测试的环境条件。所提出的测试方案和辨识方法解决了陀螺加速度计在精密离心机上进行高g测试时,受到离心机大臂旋转牵连运动影响的关键问题,并提出分离和精确标定陀螺加速度计误差模型系数的数据处理方法,解决了反转平台引入后造成的正弦输入问题。 展开更多
关键词 陀螺加速度计 离心机 反转平台 误差模型系数 测试技术
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小型涵道式无人机的研究进展 被引量：16
19
作者 李远伟 奚伯齐 +1 位作者 伊国兴 王常虹 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期700-704,共5页
结合涵道式无人机发展现状阐述涵道式无人机的优点,对无人机飞行机理进行分析,结合动力学分析建立涵道式飞行器的数学模型,设计控制器并进行了飞行试验.结果表明:涵道风扇布局飞行器具有较好的悬停性能,在悬停和小角度机动时,各通道之... 结合涵道式无人机发展现状阐述涵道式无人机的优点,对无人机飞行机理进行分析,结合动力学分析建立涵道式飞行器的数学模型,设计控制器并进行了飞行试验.结果表明:涵道风扇布局飞行器具有较好的悬停性能,在悬停和小角度机动时,各通道之间的耦合可以忽略不计. 展开更多
关键词 涵道式无人机 空气动力学特性 飞行控制系统 飞行试验
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采用复合控制的直流力矩电机摩擦补偿 被引量：20
20
作者 于志伟 曾鸣 乔大鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期539-544,共6页
针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究。在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致... 针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究。在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的动态摩擦模型。补偿方法包含一个参数自适应律和CMAC神经网络,用于估计未知模型参数、辨识位置周期摩擦扰动并给与补偿。仿真结果表明,复合控制补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪,提高了转台位置跟踪精确度。 展开更多
关键词 转台 自适应控制器 神经网络 复合控制 摩擦
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