总能量控制系统 (TECS) 已被提议作为一种替代控制概念,用于跟踪纵向飞行中的高度和速度。在 TECS 中,总能量(即动能和势能的总和)以及这两种能量形式之间的分配受到控制。油门和升降舵输入的组合通过提高设计的模型独立性并在公式中考虑高度和速度动力学之间的飞行机械耦合,克服了传统比例积分 (PI) 控制器的一些局限性。本文的目的是对两种控制方法进行比较,重点是跟踪精度、干扰抑制和瞬态响应。为此,使用 Vitesse 模型飞机作为试验台评估了一个案例研究。给出了使用两种控制方法的 Vitesse 闭环数值模型的仿真结果。Vitesse 的数值模型是使用 OpenVSP 和 VSPAero 生成的。为了找到两种控制方法的控制增益,对 PI 和 TECS 控制架构应用了相同的设计标准。结果表明,两种控制系统都能达到设计要求。速度和高度跟踪令人满意。但是,TECS 能够以较低的超调和较低的控制活动跟踪参考值。
摘要:对于新型无扰动有效载荷(DFP)航天器,由于脐带电缆的存在,低频扰动难以隔离,降低了有效载荷的指向精度和稳定性。本研究设计了一种改进的DFP航天器及其集成控制方案,以提高指向精度和扰动衰减性能。改进的DFP航天器由有效载荷模块(PM)、支撑模块(SM)和测试质量(TM)组成。集成控制系统细分为三个相互连接的控制回路。主动隔振控制回路用于将PM与高频带的扰动隔离,并控制PM跟踪SM的姿态。无拖曳控制回路用于将SM与低频带的扰动隔离,并控制SM跟踪TM的姿态。姿态指向控制回路用于控制TM跟踪期望姿态。基于改进的DFP航天器和综合控制系统,PM上搭载的有效载荷可以在所有频段内隔离干扰,并能实现其高水平的指向精度和稳定性要求。
另一种已应用于电力系统的模块化状态空间建模方法是组件连接法 (CCM) [23],其中系统被分解为多个组件,这些组件的互连基于其输入和输出的代数关系建模为线性代数矩阵。因此,可以通过将线性代数矩阵与组件的各个状态空间模型相结合来获得系统状态空间模型 [24]。与 [22] 中报道的方法相比,该方法具有更好的模块化和可扩展性,并且显著减少了可以明确定义设备互连的电力网络的计算工作量。然而,CCM 仍然不易用于建模 VSC 的控制回路,因为外部控制回路的线性化引入了额外的子状态空间模型和互连,这些子状态空间模型和互连与物理子状态空间模型和互连相比是隐式的。因此,仍然缺少一种可以表征控制回路影响的模块化状态空间建模方法。
小型飞行机器人可以通过保持恒定的发散度,利用仿生光流进行着陆动作。但是,光流通常是根据标准微型摄像机记录的帧序列估算出来的。这需要在机上处理完整图像,限制发散度测量的更新率,从而限制控制回路和机器人的速度。基于事件的摄像机通过仅以微秒时间精度测量像素级亮度变化来克服这些限制,从而为光流估计提供了一种有效的机制。据我们所知,本文首次将基于事件的光流估计集成到飞行机器人的控制回路中。我们扩展了现有的“局部平面拟合”算法,以获得改进的、计算效率更高的光流估计方法,该方法适用于各种光流速度。该方法已针对真实事件序列进行了验证。此外,介绍了一种基于事件的光流估计发散的方法,该方法考虑了孔径问题。开发的算法在四旋翼飞行器上的恒定发散着陆控制器中实现。实验表明,使用基于事件的光流,可以在很宽的速度范围内获得准确的发散估计。这使四旋翼飞行器能够执行非常快速的着陆机动。
所有版本的 Hand 都使用 EtherCAT 总线。EtherCAT(用于控制自动化技术的以太网)是一种基于 100Mbps 以太网的现场总线。它目前用于许多系统,例如 Willow Garage 的 PR2 机器人,这使得这些版本的 Hand 与 PR2 以及任何其他与 EtherCAT/ROS 兼容的研究或工业控制系统兼容。EtherCAT 总线加 ROS 需要一台功能强大的多核 PC(随附)和标准以太网端口。由于位置控制回路发生在主机中,因此 Hand 使用的 EtherCAT 协议很简单。
配置控制器及其扩展模块很简单,只需选择所需的模块类型以形成流程图,将输入连接到控制和逻辑块,并通过将控制和逻辑块连接到输出来关闭控制回路即可。在填写流程图时,设定点参数、增益、报警限值、启动和停止时间等将添加到控制和逻辑块以及输入和输出中以完成配置。可以为输入、输出和操作参数输入名称,以用于可选显示单元或用于电子传输到 Metasys Workstation 数据文件。
3.1 主要特性 ................................................................................................................................................10 3.2 F LIGHT 控制器 ..............................................................................................................................................10 3.2.1 组件 ................................................................................................................................................10 3.2.2 传感器性能 ........................................................................................................................................10 3.2.3 估算算法 ........................................................................................................................................11 3.2.4 控制回路 ........................................................................................................................................11 3.3 F LIGHT 模式 .............................................................................................................................................12 3.3.1 精确悬停 .............................................................................................................................................12 3.3.2 精确返航 (RTH) .............................................................................................................................12 3.3.3 智能 RTH .............................................................................................................................................12 3.3.4 自动起飞 .............................................................................................................................................12 3.3.5 手动起飞 ................................................................................................................................................12 3.3.6 低空飞行 ................................................................................................................................................13 3.3.7 自动着陆 ................................................................................................................................................13 3.4 飞行模式 ................................................................................................................................................13 3.4.1 手动 ................................................................................................................................................13 3.4.2 自动 ................................................................................................................................................13
在适当的条件下,数字技术可以优化和减少自身的碳足迹,带来更具变革性的变化,引发超越优化的更大转变。它们可以帮助促进向低碳生活和工作方式的转变——使个人能够采用“更环保”的生活方式,从出行方式到家庭取暖方式。在系统层面,“数字孪生”可以生成丰富的数据流,为地球的排放提供“控制回路”,从而更好地规划、监测和控制世界排放。数字孪生与人工智能相结合,并在国家或全球范围内部署,对于优化和压力测试也很重要。机器学习等数字技术也为社会提供了新工具,包括为科学家、社会科学家和政策制定者。
MIL-STD-1553B 因多种原因而受到系统设计师的青睐。由于它基于共享总线拓扑,因此设备必须通过时分复用 (TDM) 共享传输介质,从而及时错开总线上的数据传输。MIL-STD-1553B 的这一特性导致数据收集具有确定性的实时时间表(即总线时间表)。航天器控制回路通常围绕此总线时间表进行设计。在 MIL-STD-1553B 标准的术语中,总线时间表由总线控制器 (BC) 管理。总线上与 BC 通信的设备是远程终端 (RT)。MIL-STD-1553B 支持半双工通信,其中 RT 仅响应 BC 发给它的命令。虽然标准没有定义 BC 实现,但大多数现代系统使用帧控制器,它可以重复处理一系列命令消息 [6]。
控制范围。对于运营而言,衡量生产力的指标之一是每个操作员管理的回路数量。典型的工厂每个操作员可能有 125 个回路,因此管理 1500 个回路需要 48 名操作员轮班。另一方面,在一流的工厂中,每个操作员可能处理 250 个回路 - 只需要 24 名操作员轮班。以每个操作员每年 80,000 美元的全额成本计算,每年可节省近 2,000,000 美元。如果操作员还拥有工具和信息来不断优化他们所控制回路的能源使用、原料和其他经济因素,以及降低安全、健康和环境、公用事业、浪费和返工等相关领域的成本,那么就有可能实现更高的生产力和经济效益。那么为什么今天没有更多的工厂实现这些节约和生产力提升呢?