A gust-attenuation controller for fixed-wing UAVs during collision avoidance course

This paper presents a nonlinear gust-attenuation controller to stabilize velocities, attitudes and angular rates of a fixed-wing unmanned aerial vehicle (UAV) in the presence of wind gusts. The proposed controller aims to achieve a steady-state flight condition such that the host UAV can avoid airspace collision with other UAVs during the cruise flight. Based on the typical UAV model capturing flight aerodynamics, a nonlinear Hinf controller is developed with rapid response property in consideration of actuator constraints. Simulations are conducted for the Shadow UAV to verify performance of the proposed controller. Comparative studies with the proportional-integral derivative (PID) controllers demonstrate that the proposed controller exhibits great performance improvement in a gusty environment, making it suitable for integration into the design of flight control systems for cruise flight with safety guarantees.

Flight validation of a feedforward gust-attenuation controller for an autonomous helicopter

This paper presents a practical scheme to control heave motion for hover and automatic landing of a Rotary-wing Unmanned Aerial Vehicle (RUAV) in the presence of strong horizontal gusts. A heave motion model is constructed for the purpose of capturing dynamic variations of thrust due to horizontal gusts. Through construction of an effective gust estimator, a feedback-feedforward controller is developed which uses available measurements from onboard sensors. The proposed controller dynamically and synchronously compensates for aerodynamic variations of heave motion, enhancing disturbance-attenuation capability of the RUAV. Simulation results justify the reliability and efficiency of the suggested gust estimator. Moreover, flight tests conducted on our Eagle helicopter verify suitability of the proposed control strategy for small RUAVs operating in a gusty environment.

Design of a gust-attenuation controller for landing operations of Unmanned Autonomous Helicopters

This paper presents an innovative and practical approach to controlling heave motion in the presence of acute stochastic atmospheric disturbances during landing operations of an Unmanned Autonomous Helicopter (UAH). A heave motion model of an UAH is constructed for the purpose of capturing dynamic variations of thrust due to horizontal wind gusts. Additionally, through construction of an effective observer to estimate magnitudes of random gusts, a promising and feasible feedback-feedforward PD controller is developed, based on available measurements from onboard equipment. The controller dynamically and synchronously compensates for aerodynamic variations of heave motion resulting from gust influence, to increase the disturbance-attenuation ability of the UAH in a windy environment. Simulation results justify the reliability and efficiency of the suggested gust observer to estimate gust levels when applied to the heave motion model of a small unmanned helicopter, and verify suitability of the recommended control strategy to realistic environmental conditions.

Gust Response of Rotor and Propeller Systems

The influence of nonstationary turbulence on rotor and propeller systems is discussed. The review is made from a common analytical basis of nonstationary approach, with emphasis on concepts rather than on details. The necessity of such an approach and its feasibility for predicting a complete set of gust and response statistics together with correlations with somewhat limited test data are appraised.

Numerical Analyses of Discrete Gust Response for an Aircraft

Based on Navier-Stokes equations and structural and flight dynamic equations of motion, dynamic responses in vertical discrete gust flow perturbation are investigated for a supersonic transport model. A tightly coupled method was developed by subiterations between aerodynamic equations and dynamic equations of motion. First, under the assumption of rigid-body and single freedom of motion in the vertical plunging, the results of a direct-coupling method are compared with the results of quasi-steady model method. Then, gust responses for the one-minus-cosine gust profile arc analyzed with two freedoms of motion in plunging and pitching for the airplane configurations with and without the consideration of structural deformation.

Gust-Induced Movement of Dusts Suspended in Atmosphere

在气固两相流的单向耦合模型框架下,研究大气悬浮沙尘在阵风作用下的运动轨迹及其随大气风速、沙尘粒径的变化,揭示了在Stokes阻力、Saffman力和重力共同作用下,沙尘悬移可能转换为跃移的现象。

« Commemoracion et advertissement de la mort de très crestienne, très haulte, tres puissante et très excellante princesse, ma très redoubtée et souveraine dame, madame Anne, deux foys royne de France, duchesse de Bretaigne, seulle heritière d'icelle noble duché, comtesse de Monfort, de Richemont, d'Estampes et de Vertuz, ensaignement de sa progeniture, et complainte que fait BRETAIGNE, son premier herault et l'un de ses roys d'armes ».

Sous le titre ci-dessus est le récit en prose, mêlé de vers, des cérémonies qui suivirent la mort, arrivée à Blois, le 9 janvier 1514, de la reine Anne de Bretagne, et qui accompagnèrent son corps, depuis le château de Blois jusqu'à l'enterrement à St-Denis, et son coeur jusqu'aux Carmes de Nantes, où le narrateur clôt sa relation, à la date du 1er juin 1514. Cette relation est précédée d'une dédicace en 14 vers, de l'auteur à Louise de Savoie, duchesse d'Angoulême, mère de François Ier. Premiers vers (fol. 1. v°) : « Dame royalle, très excellente princesse, D'Angomays et d'Anjou noble duchesse... » La relation commence et finit par des vers. Premiers vers (fol. 2 r°) : « Noblesse, hélas ! si je n'ai bouche ou langue, Pour faire icy suffisante harangue... » Derniers vers (fol. 57 v°) : « Si les prie et requier de faire à Dieu prière Qu'il mecte ma povre ame en celeste lumiere. Amen ! » Dans le cours de cette relation sont insérés : — fol. 3, « la genealogie de ladite dame » ; — fol. 19 à 21, « rondeaux, en forme d'epitache et complaincte de mort » et « la deploracion des lieux où plus souvent lad. dame frequentoit », par « ung sien secretaire nommé maistre ANDRY DE LA VIGNE » ; — fol. 27, autre « rondeau » du même, « mys à St-Saulveur » de Blois. Ornementation. — L'ornementation de ce ms. mérite d'être décrite Elle se compose de miniatures et d'armoiries peintes. Les miniatures sont au nombre de dix et à pleine page, savoir : — fol. 12 v°, Anne de Bretagne, revêtue de ses habits royaux, est étendue sur un lit de parade « en sa salle d'honneur, au corps de maison neuf, sur le devant dud. chasteau de Bloys, où la noble dame print repos jusques au lundi soir », 16 janvier 1514 ; — fol. 14 v°, la mise en bière, à laquelle assistent, lit-on (fol. 15) : « Piédouant, roy d'armes, et heraulx Bretaigne, Vennes et Hennebont » ; — fol. 16 v°, le cercueil d'Anne de Bretagne entouré de religieux, avec les trois hérauts d'armes au pied dud. cercueil ; — fol. 19 r°, « ung signe qui avoit esté veu sur la ville de Suze, le jour qu'elle mourut » ; — fol. 25 r°, ledit cercueil sous la chapelle ardente établie dans « l'eglise S. Saulveur, hors du chasteau » ; — fol. 38 v°, ledit cercueil porté « soubz ung poisle » dans les rues de Paris : — fol. 40 v°, ledit cercueil sous la chapelle ardente établie dans l'église de N.-D. de Paris ; — fol. 42 v°, ledit cercueil sous la chapelle ardente établie dans l'église de St-Denis; — fol. 51 v°, chapelle ardente établie dans l'église des Carmes de Nantes, pour la cérémonie qui précéda le dépôt du coeur de ladite reine « soubz la voulte où gisoient le père et la mère de lad. dame »; — fol. 55 r°, figure du coeur d'or, dans lequel était placé le coeur d'Anne de Bretagne. Les armoiries peintes sont les suivantes : — fol. 1 v°, écu parti de France et de Bretagne, surmonté de deux couronnes et soutenu à destre par un ange, de l'épaule gauche duquel tombe en arrière une banderole sur laquelle on lit : « Rogo pro te, Anna », et à senestre par un lion de la gueule duquel sort une banderole sur laquelle on lit : « Libera eam de ore leonis » ; et est à noter que ledit écu est entouré d'une cordelière d'or, au-dessous de laquelle est une hermine ayant au col un fanion aux armes de France et de Bretagne, et que cette hermine a au-dessous d'elle un cartouche qui porte ces mots : « A ma vie » ; — fol. 28 r°, armes de Blois ; — fol. 30 v°, armes d'Orléans ; — fol. 31 v°, armes de Janville ; — fol. 32 v°, armes d'Étampes ; — fol. 33 r°, armes d'une famille d'Étampes, tirant son origine de « Hue Le Maire, Sr de Chaillou » ; — fol. 37 v°, armes de la ville de Paris ; — fol. 49 r°, armes de la ville de Nantes et écu parti de France et de Bretagne, écu répété en marge du feuillet 50 v°. Les armoiries de villes ci-dessus indiquées sont placées en marge des endroits où il est question du passage du cortège funèbre à travers lesdites villes.

« Commemoracion et advertissement de la mort de très crestienne, très haulte, tres puissante et très excellante princesse, ma très redoubtée et souveraine dame, madame Anne, deux foys royne de France, duchesse de Bretaigne, seulle heritière d'icelle noble duché, comtesse de Monfort, de Richemont, d'Estampes et de Vertuz, ensaignement de sa progeniture, et complainte que fait BRETAIGNE, son premier herault et l'un de ses roys d'armes ».

Sous le titre ci-dessus est le récit en prose, mêlé de vers, des cérémonies qui suivirent la mort, arrivée à Blois, le 9 janvier 1514, de la reine Anne de Bretagne, et qui accompagnèrent son corps, depuis le château de Blois jusqu'à l'enterrement à St-Denis, et son coeur jusqu'aux Carmes de Nantes, où le narrateur clôt sa relation, à la date du 1er juin 1514. Cette relation est précédée d'une dédicace en 14 vers, de l'auteur à Louise de Savoie, duchesse d'Angoulême, mère de François Ier. Premiers vers (fol. 1. v°) : « Dame royalle, très excellente princesse, D'Angomays et d'Anjou noble duchesse... » La relation commence et finit par des vers. Premiers vers (fol. 2 r°) : « Noblesse, hélas ! si je n'ai bouche ou langue, Pour faire icy suffisante harangue... » Derniers vers (fol. 57 v°) : « Si les prie et requier de faire à Dieu prière Qu'il mecte ma povre ame en celeste lumiere. Amen ! » Dans le cours de cette relation sont insérés : — fol. 3, « la genealogie de ladite dame » ; — fol. 19 à 21, « rondeaux, en forme d'epitache et complaincte de mort » et « la deploracion des lieux où plus souvent lad. dame frequentoit », par « ung sien secretaire nommé maistre ANDRY DE LA VIGNE » ; — fol. 27, autre « rondeau » du même, « mys à St-Saulveur » de Blois. Ornementation. — L'ornementation de ce ms. mérite d'être décrite Elle se compose de miniatures et d'armoiries peintes. Les miniatures sont au nombre de dix et à pleine page, savoir : — fol. 12 v°, Anne de Bretagne, revêtue de ses habits royaux, est étendue sur un lit de parade « en sa salle d'honneur, au corps de maison neuf, sur le devant dud. chasteau de Bloys, où la noble dame print repos jusques au lundi soir », 16 janvier 1514 ; — fol. 14 v°, la mise en bière, à laquelle assistent, lit-on (fol. 15) : « Piédouant, roy d'armes, et heraulx Bretaigne, Vennes et Hennebont » ; — fol. 16 v°, le cercueil d'Anne de Bretagne entouré de religieux, avec les trois hérauts d'armes au pied dud. cercueil ; — fol. 19 r°, « ung signe qui avoit esté veu sur la ville de Suze, le jour qu'elle mourut » ; — fol. 25 r°, ledit cercueil sous la chapelle ardente établie dans « l'eglise S. Saulveur, hors du chasteau » ; — fol. 38 v°, ledit cercueil porté « soubz ung poisle » dans les rues de Paris : — fol. 40 v°, ledit cercueil sous la chapelle ardente établie dans l'église de N.-D. de Paris ; — fol. 42 v°, ledit cercueil sous la chapelle ardente établie dans l'église de St-Denis; — fol. 51 v°, chapelle ardente établie dans l'église des Carmes de Nantes, pour la cérémonie qui précéda le dépôt du coeur de ladite reine « soubz la voulte où gisoient le père et la mère de lad. dame »; — fol. 55 r°, figure du coeur d'or, dans lequel était placé le coeur d'Anne de Bretagne. Les armoiries peintes sont les suivantes : — fol. 1 v°, écu parti de France et de Bretagne, surmonté de deux couronnes et soutenu à destre par un ange, de l'épaule gauche duquel tombe en arrière une banderole sur laquelle on lit : « Rogo pro te, Anna », et à senestre par un lion de la gueule duquel sort une banderole sur laquelle on lit : « Libera eam de ore leonis » ; et est à noter que ledit écu est entouré d'une cordelière d'or, au-dessous de laquelle est une hermine ayant au col un fanion aux armes de France et de Bretagne, et que cette hermine a au-dessous d'elle un cartouche qui porte ces mots : « A ma vie » ; — fol. 28 r°, armes de Blois ; — fol. 30 v°, armes d'Orléans ; — fol. 31 v°, armes de Janville ; — fol. 32 v°, armes d'Étampes ; — fol. 33 r°, armes d'une famille d'Étampes, tirant son origine de « Hue Le Maire, Sr de Chaillou » ; — fol. 37 v°, armes de la ville de Paris ; — fol. 49 r°, armes de la ville de Nantes et écu parti de France et de Bretagne, écu répété en marge du feuillet 50 v°. Les armoiries de villes ci-dessus indiquées sont placées en marge des endroits où il est question du passage du cortège funèbre à travers lesdites villes.