无人机飞行航迹预见控制技术研究

在分析现行无人机飞行航迹的基础上,从改进飞行航迹的控制方法入手,利用数字预见控制理论的技术和方法优化无人机飞行航迹,解决现行无人机航迹控制系统的固有缺陷,由此建立无人机航迹优化模型并进行仿真分析.对于提高无人机的战场机动能力和快速反应能力具有重要的军事应用价值.     

基于实测数据的飞机飞行视景可视化

针对飞机飞行数据可视化需求,提出了基于飞行实测数据建立飞行可视化系统的方法。采用数据预处理相应技术建立通用数据优化层。基于OpenGL技术对飞行器进行建模和控制,完成飞机飞行姿态可视化模块。通过KML与Bursa-Wolf方法设计实现飞机飞行航迹可视化模块。各模块具有通用性和延展性,分别完成多个型号的飞行器飞行可视化功能,且最终成功应用于飞行实测数据管理平台中。     

过失速大迎角条件下推力矢量飞机机动仿真

推力矢量飞机是我国下一代飞机发展的必然趋势。在过失速大迎角飞行条件下,常规舵面失去了操纵能力,需要开发新型控制律算法来研究推力矢量和推力对飞行性能的影响。本文推导和综合了推力矢量飞机运动方程,推力矢量喷管模型和传感器、作动器模型,并且提出采用后退区间优化控制算法作为研究飞机在过失速大迎角飞行条件下的鲁棒跟踪控制律。仿真验证了在飞行扩展包线中,只有推力矢量和推力配合使用才能保证飞机准确跟随驾驶指令飞行,对下一代飞机设计打下一定的基础。     

基于纵向小扰动运动方程的飞行系统数值模拟研究

飞行系统仿真是飞行模拟器仿真的重要组成部分。飞行系统数学模型中常用的运动方程模型为小扰动模型。在小扰动模型下,飞机运动分为短周期运动和长周期运动。介绍小扰动方程并且分析了小扰动模型下升降舵偏转后引起的过渡过程,通过对飞机进行定直平飞无操纵小扰动情况下的仿真,证明短周期模态主要是△α和Δθ的变化,而长周期模态主要对应ΔV的变化。     

无人飞行器航迹优化自校正控制技术

本文研究解决现行无人机系统在航迹控制中存在的缺陷问题.在对无人机航迹控制技术存在问题进行分析的基础上,利用自校正控制的理论和方法作为航迹优化措施,建立无人机航迹优化模型并进行仿真分析.这对于提高无人机的战场机动性和快速反应能力有着重要的军事应用价值.     

光电对抗半物理仿真系统航迹生成方法

为了建立能体现飞行器姿态变化及实际运动特性的航迹模型,提出了在光电对抗半物理仿真系统中利用变参数控制生成目标航迹的方法。该方法依据飞行轨迹控制原理,把飞机飞行动力学模型作为被控对象,在分析轨迹控制参数特点的基础上,构造了以控制误差为自变量的比例参数和微分参数函数模型。通过这些函数,变参数模型能够根据瞬时误差实时改变参数大小,从而适应飞行器轨迹运动过程中的非线性特点,减小生成航迹的误差。最后,利用某型飞机数据进行了数学仿真试验。结果表明:该方法产生的航迹与给定航迹最大距离相对误差为3.9%,稳定后相对误差为0.1%;航向最大相对误差为1.8%,稳定后相对误差为0.056%。另外,该方法具有通用性,可以满足仿真系统中对目标航迹模拟的要求。     

飞行管理系统模块的仿真

飞行管理系统是大型飞机航空电子系统的核心模块。在全面了解飞行管理系统构成与功能的基础上,对飞行管理设计了仿真平台。设计了仿真平台的软硬件结构,开发了主飞行显示、导航显示、EICAS显示界面和控制与显示单元,在此基础上实现了仿真系统的数据通信功能。结果表明,所设计的飞行管理软件模块能完成飞行管理的相关功能,具有实际的工程应用价值。     

新舟700螺旋桨飞机起飞航迹的计算研究

航空在运输业领域起着越来越重要的作用,飞机数量不断攀升的同时也带来噪声等不利影响。对飞机各个方面的研究越来越多,飞机起飞航迹的计算研究也受到重视。以新舟700飞机为例,结合ANP数据库,研究螺旋桨飞机的起飞航迹计算方法和飞行航迹计算的分段法,并绘制飞机起飞剖面航迹图和分割线段航迹示意图,对未来新舟700飞机及其衍生机型的噪声评价具有重要的工程应用价值。     

新航行系统下四维飞行管理系统航迹信息协商

四维飞行管理系统航迹信息协商作为以时间维为基准的航迹运行管理,作为下一代空管体系的一部分,是研究民航飞机基于航迹运行技术的核心内容。分析了下一代航迹管理体系中,由下一代飞行管理系统发起的空地协商机制。首先介绍由SESAR发起的I4D第一次飞行测试验证场景的飞行过程分析,再根据飞行试验的分析提出了4-PNV地面系统与下一代飞行管理系统的协商验证回路进行功能描述。     

飞机总体布局方案设计中的重心控制

重心控制贯穿于飞机设计、制造以及飞行的全过程,在总体布局方案设计阶段就应给予高度的重视.首先分析了飞机总体布局方案设计阶段对重心控制的特殊要求;然后建立了布局优化的数学模型并采用改进的遗传算法进行求解,实现了飞机横截面内的重心优化,并最小化了布局空间;最后在Pro/E中建立布局仿真模型,利用搜索法实现飞机纵向重心的调节.     

Adaptive infinite impulse response system identification using modified-interior search algorithm with Lèvy flight

In this paper, a new meta-heuristic optimization technique, called interior search algorithm (ISA) with Lèvy flight is proposed and applied to determine the optimal parameters of an unknown infinite impulse response (IIR) system for the system identification problem. ISA is based on aesthetics, which is commonly used in interior design and decoration processes. In ISA, composition phase and mirror phase are applied for addressing the nonlinear and multimodal system identification problems. System identification using modified-ISA (M-ISA) based method involves faster convergence, single parameter tuning and does not require derivative information because it uses a stochastic random search using the concepts of Lèvy flight. A proper tuning of control parameter has been performed in order to achieve a balance between intensification and diversification phases. In order to evaluate the performance of the proposed method, mean square error (MSE), computation time and percentage improvement are considered as the performance measure. To validate the performance of M-ISA based method, simulations has been carried out for three benchmarked IIR systems using same order and reduced order system. Genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO), cat swarm optimization (CSO), cuckoo search algorithm (CSA), differential evolution using wavelet mutation (DEWM), firefly algorithm (FFA), craziness based particle swarm optimization (CRPSO), harmony search (HS) algorithm, opposition based harmony search (OHS) algorithm, hybrid particle swarm optimization-gravitational search algorithm (HPSO-GSA) and ISA are also used to model the same examples and simulation results are compared. Obtained results confirm the efficiency of the proposed method.     

基于计算试验设计与代理模型的飞行器近似优化策略探讨

现代飞行器设计优化中广泛应用高精度分析模型以提高设计可信度与综合性能,但是也带来了计算复杂性问题。为了有效缓解计算耗时的问题,基于计算试验设计与代理模型的飞行器近似优化策略成为研究热点。近似优化策略通过构造合理的近似模型引导优化过程快速收敛到最优解,从而达到降低计算成本,缩短设计周期的目的。根据广泛的文献调研,对飞行器近似优化策略的发展现状进行详细探讨。给出近似优化策略的定义、求解流程、特点以及关键技术。对计算试验设计方法、代理模型方法、精度校验与代理模型选择方法等技术进行综述。围绕静态与自适应两类近似优化策略,重点讨论典型的代理模型管理与更新策略与收敛准则。针对飞行器多学科设计优化问题,探讨近似优化策略与分解策略在求解效率与收敛性方面的技术特点。通过数值算例对各项关键技术的特点进行较详尽的对比分析与总结,并依托飞行器设计优化工程实例对近似优化策略的综合性能进行探讨,指出不同近似优化策略的适用范围。研究结果表明,飞行器近似优化策略在优化效率、全局收敛性以及鲁棒性等方面体现出较显著的优势,具有良好的工程应用前景。指出飞行器近似优化策略的未来研究方向。     

增益调度自动驾驶仪结构特点与变轨迹飞行控制

构建了增益调度三回路自动驾驶系统来实现导弹实时变轨迹飞行,并对其结构原理、反馈量获取、控制性能及变轨飞行能力进行了研究.应用状态反馈原理和极点配置法建立了导弹纵向通道飞行控制数学模型;分析了弹体速度、动压和舵效率等状态参量对经典三回路自动驾驶仪控制指令的影响;根据增益调度理论,在自动驾驶仪中引入速度比、动压比及舵效率比等参数修正系统非线性,提出实际飞行过程中反馈量的获取方法.最后,分析了速率、复合稳定回路及过载回路的鲁棒稳定性.飞行试验表明:对大气密度、温度等数据的获取精度分别优于1.7％与3.0％;半物理实验表明:变轨弹道速度变化达到20.6％时,截止频率、加速度稳定增益和相角裕度分别由41.78 rad/s、0.87、78.19°变为41.71 rad/s、0.88和72.5°,相角裕度仍高于基准弹道最小值71.46°;动压变化77.6％对,自动驾驶仪仍保持了较好控制特性.实验结果表明,构建的增益调度三回路自动驾驶仪系统基本满足导弹实时变轨飞行的要求.     

翼型对水下滑翔机滑翔性能影响分析

选用NACA 4位数翼型,采用计算流体力学方法分析了翼型对水下滑翔机滑翔经济性和稳定性的影响。研究结果表明,合适的翼型可以极大地提高滑翔经济性,但对滑翔机静稳定性的提高并不明显;对于非对称翼型,翼型的弯曲程度和弯曲方向对滑翔经济性和静稳定性的影响均很大。在此基础上,并结合工程实际,提出了变后缘柔性机翼方案,通过数值模拟试验验证了所提出方案的可行性。研究成果为水下滑翔机柔性机翼的设计提供了理论参考。     

遥测数据驱动的无人机飞行状态识别方法

无人机飞行状态的识别是无人机飞行状态分析必要的基础,可为无人机任务调度、智能维护维修和设计优化提供参考信息。无人机的遥测数据是对其飞行状态识别的重要依据,针对无人机遥测数据量大、各飞行状态持续时间不同、数据混有噪声、无法直接提供飞行意图信息等问题,提出一种基于切比雪夫特征提取和随机森林分类(Chebyshev-random forest,C-RF)算法的无人机状态识别方法。采用Chebyshev拟合法对遥测数据进行特征提取和降维,利用随机森林算法实现飞行状态的自适应分类。所提出方法将Chebyshev拟合系数计算简单、接近最佳拟合的优点与随机森林算法的训练速度快、分类准确率高和抗噪能力强等优点相结合,可覆盖无人机的各类样本且避免过拟合问题,实现了无人机飞行状态的有效识别。采用真实无人机遥测数据进行验证,总体识别准确率高于90%,少类样本亦可被准确识别,证明了所提出方法的有效性和实用性。     

复合式高速直升机过渡走廊和最优过渡路线研究

针对复合式高速直升机在飞行模式转换过程中存在的过驱动问题,设计最优过渡路线并优化过渡飞行方案。建立动力学模型,设计有约束的过渡走廊;将最大安全裕度作为最优目标,通过粒子群优化算法求解最优过渡路线。仿真结果表明:最优过渡路线能确保高速直升机在飞行模式转换过程中合理地分配各操纵量,并确保了模式转换的安全性。     

高超声速飞行器多学科优化建模方法

为建立高超声速飞行器多学科设计优化软件系统,研究了一种面向多学科设计优化的建模方法.通过分析系统分解带来的学科设计冲突,建立了两种多学科连续性条件.据此连续性条件,结合现有飞行器设计流程,提出了一套建立多学科设计优化模型的方法,包括系统分析模型和系统优化模型.针对高超声速飞行器方案设计,研究了包含弹道/控制、气动、超燃冲压发动机、结构、热保护系统等五个学科的多学科设计优化问题.采用所研究的多学科设计优化建模方法,构造了系统级模型,并在框架软件中按照此模型集成各学科软件,建立了高超声速飞行器多学科设计优化软件系统.     

基于μC/OS-Ⅱ的无人机飞控系统软件设计

为满足无人机飞控系统可靠性和实时性要求,提出一种基于μC/OS-Ⅱ的飞控系统软件设计方法.分析了飞控系统软件的特点和要求,设计了飞控软件的整体框架;对系统任务进行优先等级划分,利用操作系统进行多任务的调度和切换;为配合以DSP2812为核心的硬件资源,配置了操作系统文件,优化了系统堆栈设计.     

某型高速 无人 靶机飞行控制的设计与 实现

按照某型高速无人靶机飞行特性和性能要求,详细给出了基于DSP为处理核心的飞行控制系统硬件组成和逻辑功能结构,介绍了无人靶机飞行控制策略,设计并开发了配套的地面测控程序,并进行靶机的半物理仿真实验。仿真结果表明该飞行控制系统性能良好,符合高速无人靶机的飞行要求,并成功应用于某型无人机飞行试验。     

基于DSP微处理器的无人机飞控系统设计

根据某固定翼飞机的飞行特性,完成姿态回路和导航回路的飞行控制器设计。接着,以DSP28335微处理器为核心,设计出该无人机的飞控系统及地面监测与指令传送系统。最后,对所设计的控制器进行仿真实验,实验结果表明,该飞控系统性能良好,符合设计要求。