针对含有建模不确定性与外界扰动下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题, 提出了一种结合连续快速非奇异终端滑模控制与线性自抗扰控制的控制策略。用Newton-Euler方程获得四旋翼飞行器的动力学模型, 将其分成内环与外环两个控制回路: 内环采用连续快速非奇异终端滑模控制来实现姿态角的快速收敛; 外环采用线性自抗扰控制来抑制外界干扰和实现高精度轨迹跟踪。同时, 分析了内外环控制器的稳定性。最后, 通过仿真算例与飞行试验验证了所提控制策略的有效性。结果表明, 所提方法响应速度快, 具有较好的鲁棒性、较高的控制精度与较强的抗干扰能力, 能够满足四旋翼飞行器轨迹跟踪控制的需求。

基于CALIPSO卫星激光雷达数据,以卫星过境路线上33.5°N~34.5°N之间的区域为研究对象,对在清洁天气、霾、沙尘和烟花爆竹燃放污染天气下的气溶胶垂直分布特征进行了对比分析。研究结果表明:清洁天气时高空以大陆清洁型气溶胶为主;霾天时以大陆污染型气溶胶为主,其消光与后向散射能力强,粒子球形度较高且粒径较小;沙尘时气溶胶垂直分布广,近地面到高空范围内沙尘型气溶胶占主导,非球形度高且粒径较大;烟花爆竹燃放时主要产生集中在中低空的细粒子污染,以大陆污染型和污染沙尘型气溶胶为主。不同污染类型下气溶胶垂直分布特征各不相同,将CALIPSO卫星激光雷达数据与气象要素、Hysplit模型结合可用于对污染类型进行判别。

针对难加工金属材料表面阵列非贯穿型微沟槽的高效高质量加工难题, 提出一种场域离散脉冲电解加工方法, 所加工沟槽具有表面质量好、尺寸微小、槽数多、沟槽前后非贯穿的特点。使用绝缘栅栏隔板作为活动掩模板对各微沟槽加工区进行离散, 同时遮蔽非加工区, 从而实现流场隔离和非加工区电场屏蔽等效果, 有效提高沟槽的加工稳定性、精度和一致性。通过设计专用夹具, 对影响加工精度的关键因素进行了单因素工艺实验研究, 并利用Comsol Multiphysics软件对电解加工的流场和电场进行了仿真分析。仿真和试验结果显示: 场域离散加工方法的流场和电场都比传统的掩膜电解加工、电解转印加工好。成功地在1 min内加工出9条宽538.76 μm, 深25.78 μm, 过切量为19.38 μm的阵列微沟槽, 证实了该方法的有效性。采用短加工时间、低脉冲电压幅值、高脉冲频率、小脉冲占空比等工艺参数, 有利于提高沟槽的加工精度。通过场域离散电解加工技术, 可以实现对非贯穿型微沟槽的高效率、高质量、低成本加工。

针对四旋翼飞行器姿态与位置的解耦控制, 提出了一种动态逆控制与PID结合的混合控制策略。首先, 将四旋翼当作单刚体, 通过牛顿-欧拉方程获得其非线性动力学模型。其次, 用动态逆控制设计内回路控制器, 用PID控制设计外回路控制器, 实现姿态与位置通道的解耦控制。最后, 在仿真环境下, 通过阶跃响应和跟踪上升螺旋线检验了所提控制算法的稳定性与有效性。同时, 将控制算法写入飞行控制器, 通过飞行实验验证了所提控制算法的实用性。结果表明, 所提控制算法对外界扰动与未建模动态有较好的抑制能力, 能够满足四旋翼飞行器姿态控制与位置控制的需求。