基于领航者模式的多机器人编队实现

在讨论机器人的动力学模型和运动学模型的基础上,通过构建虚拟机器人实现领航者机器人和跟随者机器人之间系统的对接.领航者机器人通过不断更新自身信息实现到达预定轨道.跟随者机器人通过获取虚拟机器人信息来调整自身位姿,实现了保持与领航者的相对位姿.通过matlab仿真验证了编队策略的正确性和稳定性.     

飞机旋转部件微多普勒特征通用模型的推导与仿真

基于雷达后向散射理论,详细推导并建立飞机旋转部件微多普勒特征的通用模型,对模型参数进行规范的定义和说明,运用相位调制分析了微多普勒特征产生的物理机理,并针对姿态角变化对微多普勒特征的影响进行仿真实验.仿真结果表明,该模型是正确有效的,飞机旋转部件产生的微多普勒特征具有相对不变性,在一定条件下可作为常规雷达目标识别的重要依据.     

导弹破片威胁下的飞机易损性分析

针对实际作战中飞机主要受敌方导弹破片的威胁,提出了一种导弹破片威胁下的飞机易损性分析模型。推导了破片的三维运动轨迹方程,采用有限单元法对飞机致命性部件进行描述,结合破片对致命性部件的杀伤准则和飞机杀伤树图建立了飞机易损性分析模型,最后进行了某飞机模型易损性分析仿真试验。仿真结果表明,所建立的模型计算结果符合实际,为导弹破片威胁下的飞机易损性分析提供了方法。     

常规雷达飞机目标旋转部件调制特性的仿真模型与分析

主要推导固定翼飞机回波理论参数模型和旋转桨飞机回波理论参数模型并进行仿真,对两者进行比较,提取目标旋转部件的调制周期特征,有利于目标的识别与分类。     

舰载特种飞机机群任务效能仿真分析

由于装备任务效能分析的解析模型中参数获取较为困难,该研究拟采用软件仿真方法对舰载特种飞机机群任务效能进行分析.在总结舰载特种飞机特点的基础上,构建了涵盖任务模式、飞机状态、任务剖面、维修资源、保障组织等因素的模型,并使用蒙特卡洛方法生成随机变量,编写仿真程序进行任务效能仿真,最后对仿真结果进行单因素敏感度分析,提出航母舰载特种飞机设计和使用的建议.该研究采用的仿真方法具有通用性,通过调整模型,适用于其它相似装备的仿真分析.     

基于图模型的小尺寸飞行器地面试验中位姿估计方法

在多飞行器地面试验位姿估计中,由于跟踪算法导致的跟踪轨迹不连续会使得位姿估计产生累积误差,为了实现位姿的精确估计,提出了一种基于图模型的全局位姿估计非线性优化方法。首先,建立了一个飞行器地面视觉位姿估计系统。然后根据飞行器上特征点的数目提出了一种向量交叉式的飞行器位姿解算方法,求解得到数据已关联飞行器位姿估计值。利用中介坐标系法求解得到轨迹段初始位姿节点在测量坐标系下的值,最后,在图模型基础上下,对整个量测过程中飞行器的位姿估计结果进行非线性全局优化减小线性算法的累积误差,并通过仿真与实际实验对飞行器位姿估计算法的可行性与精度进行验证。实验结果表明:在测量范围为6 000 mm×6 000 mm×3 000 mm的范围内,飞行器尺寸约为400 mm,特征点三维定位精度为2.9 mm的条件下,基于非线性优化的飞行器位姿估计算法的理论精度分别可达0.5°(3σ)与3 mm (3σ),实际绝对测量精度分别可达1.3°(3σ)与4 mm (3σ),基本满足地面试验对多飞行器编队算法开发以及制导控制系统性能长时间评估稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。     

基于Legendre神经网络的单目视觉相对位姿解算

将BP神经网络、RBF神经网络以及Legendre正交基神经网络应用于单目视觉相对位姿强非线性解算,并且在梯度下降法的基础上推导了Legendre正交基神经网络的最优权值,最后进行了相应的仿真及物理实验.实验结果表明,基于Legendre正交基神经网络的单目视觉相对位姿解算方法不仅精度高、鲁棒性强,而且实时性较好.     

飞机发动机噪声数据沉浸式空间可听化扩展现实系统研究

本文设计了一种噪声数据空间可视化、可听化的模拟系统,用来实现对飞机飞行航迹的仿真、发动机部件噪声数据的预测以及噪声数据空间可视化和可听化。本文提出的模拟系统使用数据分析软件MATLAB计算获取飞机静态试车、航行期间发动机各部件产生的噪声声压级数据,同时使用软件中的三次样条插值函数处理初始数据,再使用傅里叶逆变换函数合成可播放的音频文件。系统使用Unity3D虚拟集成开发平台接收音频文件,编写脚本文件获取噪声音频信息,进行可视化仿真,使用3DMAX等建模软件搭建机场跑道、飞机发动机模型与实验环境,再使用UDP网络通信技术实现Unity3D和MATLAB两平台间的数据信息传递。通过对噪声数据的可视化、可听化仿真模拟,可以直观地对噪声场中的噪声数据进行观测,进而可在一定程度上协助对飞机发动机部件噪声数据的定性分析。     

基于串级PID的多旋翼精确定点悬停控制研究

针对多旋翼飞行器的精准定点及稳定悬停控制问题,采用串级PID控制算法设计位姿控制器对多旋翼的位置和姿态进行控制.对多旋翼进行运动学及动力学分析,建立数学模型,并对所建模型进行分析再建立控制分配模型.为了简化控制器设计,将控制器分为位姿控制器和控制分配器两部分进行设计,改变控制分配器可以实现对不同旋翼的飞行控制,具有更广的适用性.仿真结果表明,多旋翼无人机具有较快的响应速度,垂直起飞和平飞两个阶段衔接紧密,能够准确到达给定目标位置并进行稳定悬停.     

基于伪孪生神经网络的低纹理工业零件6D位姿估计

从单帧RGB图像中获取目标物体的6D位姿信息在机器人抓取、虚拟现实、自动驾驶等领域应用广泛.本文针对低纹理物体位姿估计精度不足的问题,提出一种基于伪孪生神经网络的位姿估计方法 .首先,通过渲染CAD模型的方式,获取不同观察角度下的RGB图作为训练样本,解决了深度学习中数据集获取与标注较为繁琐的问题.其次,利用伪孪生神经网络结构学习二维图像特征和物体的三维网格模型特征之间的相似性,即分别采用全卷积网络和三维点云语义分割网络构成伪孪生神经网络,提取二维图像和三维模型的高维深层特征,使用网络推断密集的二维-三维对应关系.最后,通过PnP-RANSAC方法恢复物体的位姿.仿真数据集的实验结果表明,本文提出的方法具有较高的准确性和鲁棒性.     

基于信息融合技术的四旋翼飞行器稳定性设计

针对四旋翼飞行器的惯性传感器漂移、GPS精度差及使用环境受到限制等因素导致的难以稳定悬停的问题,提出了利用改进信息融合处理算法,加装光流传感器和超声波传感器,使四旋翼飞行器对自身的姿态位置及运动状态能更准确的估计,从而实现稳定的调整,通过仿真及实际测试表明：改进后得到的飞行器的姿态及位置估算更为接近理想值,同时飞行器的平稳性得到很好的改善。     

参数模糊自整定PID在飞机全电刹车中的应用

提出了一种参数模糊自整定PID的控制策略在飞机全电刹车系统中的应用。滑移率的偏差和偏差变化率作为控制器的输入,PID控制器3个参数的自整定值作为控制器的输出,实现了PID参数的在线自整定。分析了参数模糊自整定PID的原理。飞机全电刹车系统的仿真曲线表明:以滑移率为控制对象,参数模糊自整定PID控制与常规PID相比,控制系统的响应速度快、超调量减小、过渡过程时间大大缩短、振荡次数少,具有较强的鲁棒性和稳定性。     

亚轨道飞行器控制系统快速原型设计

为了实现对飞行器控制系统的快速、廉价、高效等设计需求,提出了一种基于快速控制原型技术的亚轨道飞行器控制系统设计方案,并完成系统的软硬件设计与实时仿真。该系统由总体控制计算机、两台实时数值仿真机、VMIC、硬件接口以及物理设备等组成,建立了亚轨道飞行器再入阶段六自由度运动模型,设计控制分配并采用经典控制方法进行姿态控制,通过Rt Fly平台进行分布式快速原型仿真。仿真结果表明,控制参数调节方便,系统实时性良好,快速控制原型技术可以有效应用于飞行器控制系统设计。     

Hardware-in-the-loop simulator for research on fault tolerant control of electrohydraulic actuators in a flight control application

Testing fault tolerant control and diagnosis systems for hydraulic actuators under operating conditions that closely resemble the intended application is an important part of control system verification. This paper describes a hardware-in-the-loop (HIL) simulation framework that enables an experimental hydraulic actuator to be exercised as a flight control actuator against the numerical simulation of a high-performance jet aircraft. The HIL simulator is centered around a state-of-the-art hydraulic test bench that can experimentally simulate many of the common component faults in a servovalve driven actuator circuit. A second experimental hydraulic ram is used to create a wide range of in-flight operating conditions by replicating the aerodynamic load disturbance that is transmitted through the control surface hinge during flight maneuvers. The goal of the HIL simulator is to develop and objectively test novel fault tolerant control and diagnostics algorithms for fluid power actuators and to investigate, for the first time, the complex interaction between faulty flight actuator hardware and the overall aircraft performance. An overview of the HIL simulation architecture, which is executed on four networked desktop computers, is given and the hardware implementation is described. Issues related to the design of the force control system around the load emulator actuator are also discussed. The results of several HIL case studies, including a human-in-the-loop simulation, are presented to demonstrate the functionality of the HIL simulation environment.     

飞机部件 RCS 测试用载体设计技术研究

如何准确测试一个飞机上单独部件自身的雷达散射截面(RCS)特性,是隐身性能研究的一个重要方面。文中以飞机上的某一部件为例,分析了该部件RCS测试的影响因素,针对部件开放端口不连续引起的散射问题提出了RCS测试用载体的设计原则和方法,利用多层快速多极子方法对载体进行设计仿真和优化,从而有效保证RCS测试数据的准确性。     

飞行仿真演示系统人机交互模块研究与开发

飞行仿真演示系统中人机交互模块分为模拟操纵手柄输入和三维动画显示两部分。为了在实验室现有软、硬件基础上开发实时、快速和模块化的演示系统，使用DirectX SDK做开发工具，以便直接访问底层硬件，充分利用硬件的优化性能。在模拟操纵手柄输入模块开发中使用DirectX的DirectInput组件，借助其与硬件类型及输入端口无关的特性，方便地实现手柄输入信号读取；在三维动画显示模块开发中使用DirectX Graphics组件提供的方法，根据飞行器模型实时运动状态量，对飞行器三维模型进行六个自由度的控制，以动画形式表现人工操纵的飞行器模型实时运动状态。通过这两个模块的开发，实现具有人机交互功能的飞行仿真演示系统。     

飞行器部件低散射载体的分析与设计

降低弱散射源的雷达散射截面,增强飞行器部件的隐身性能至关重要.但部件脱离飞行器后,需依托载体才能得到准确的隐身性能.通过探究低散射载体设计机理和思路,考虑爬行波、行波、入射频率等影响因素,设计了一款低散射载体.通过理论建模、特征基函数法仿真计算和试验测试方法验证,所设计的低散射载体的雷达散射截面足够低,可有效消除弱散射...     

导弹发射装置测试系统的设计与实现

机载导弹发射装置用于在飞机上安装和载运导弹,并按规定的发射程序控制和实施导弹的发射。讨论了导弹发射装置测试系统的设计与实现,主要探讨了此测试系统的系统设计、系统管理、软件开发。测试系统的设计按照某型飞机导弹发射装置的测试要求,将系统的各个功能模块连接起来,可以完成导弹发射装置的各个功能部件的测试。     

空中目标红外辐射特性计算与实时仿真

飞机红外仿真图像是空中目标红外识别算法的重要数据源,为改进飞机红外仿真效果并提高仿真实时性,在细节部分修正了现有红外计算方法并搭建了仿真平台。首先,全面分析了影响飞机红外辐射特性的因素,基于黑体辐射理论建立了蒙皮、尾喷管、尾焰、蒙皮对环境辐射反射的红外计算模型,修正了蒙皮温度和飞行速度这两个影响因素的计算方法;其次,基于VS2005 C++和三维渲染引擎OpenSceneGraph(OSG)搭建了一套仿真平台,该系统能动态改变飞机红外效果,实时生成飞机红外图像。实验结果表明:红外计算结果更精确,可以为空中目标红外识别算法提供数据;单目标仿真速率在100帧/s以上,满足实时仿真的要求。     

电磁式操纵负荷系统的设计与实现

提出了一种新型的飞行模拟器操纵负荷仿真系统。依据电磁学的有关知识研制了电磁作动筒,并将电磁作动筒作为飞行模拟器操纵负荷仿真系统的力伺服系统,构成了电磁式力伺服加载方式的飞机纵向操纵负荷仿真系统。试验验证结果和实际应用表明,该系统具有仿真精度高、快速性好等特点,负载力模型和参数易于修改,可适应不同仿真对象和不同工作模式下负载力特性变化的要求,能广泛地应用于飞行模拟器的操纵力负荷仿真系统中。该方法还可用于飞机横向操纵负载力及脚蹬力的仿真。