小型二轴飞行仿真转台

本文概述了小型二轴仿真转台的结构体系及系统构成,简要介绍了系统的几种运行模式,并着重讨论了系统控制规律的选取及应用上的几个问题。     

飞行模拟转台非线性干扰观测器反步滑模控制器设计

本文针对考虑不确定性的飞行模拟转台伺服系统,提出了一种基于非线性干扰观测器的反步全局滑模补偿控制方法。该方法采用反步控制方法设计转速期望虚拟控制,然后利用非线性干扰观测器观测系统不确定干扰,进而对引入非线性干扰观测器的系统设计自适应全局滑模控制器,实现了飞行模拟转台伺服系统期望转角信号的鲁棒跟踪控制,仿真结果表明,该方法控制效果良好,具有很好的工程应用价值。     

船载光电转台设计及特定环境下可行性分析

结合船载光电转台的技术要求,通过pro/E软件设计舰载光电转台的机械结构。根据转台的表面材料,运用ABAQUS软件对其在海洋的等价静力风载、极端温度场和海浪振动3种特殊环境下进行表面变形分析,校验结构的应力和应变,确保满足船载光电转台的设计精度要求;得到在等价静力风载作用下,光电转台的最大应力点大小为255 MPa,小于钢的屈服强度355 MPa;在温差作用下最大应力点分别为174.8 MPa、247.1 MPa,均小于铝合金的屈服强度274 MPa;在海浪振动作用下,1~5阶振型的最大形变位置均不在转轴附近。     

飞行导引系统垂直导引律设计与仿真

为了提高机动性能, 现代飞机的设计开始向放宽静不稳定乃至静不稳定的方向发展, 因此飞行控制律的设计尤为重要;以大型民用客机的开发设计为应用背景,根据飞行仿真的需要,采用非线性动态逆的方法建立了飞机的线性模型,并结合PID控制对飞机的垂直引导方面的控制系统进行分析和设计研究,最后配合Matlab/Simulink 数值仿真方法和Stateflow工具对所设计的控制律进行PID 调参仿真;仿真结果表明:所设计的控制律可以达到所要求的控制精度,具有良好的动态品质。     

航空发动机控制系统仿真平台设计

针对目前国内航空发动机控制系统设计过程中缺乏准确高效、通用灵活的仿真平台问题,根据高内聚、低耦合的模块化设计准则,结合了涡扇发动机建模技术、控制技术、可视化编程技术和软件开发技术,提出了航空发动机控制系统综合性能仿真平台设计方案。依据设计目标,完成了该平台的总体架构和功能结构设计;利用带有均衡因子的指数权重法建立了发动机分段线性化模型;利用惩罚函数法,采用单纯性优化算法完成控制系统参数设计。整个仿真平台基于MATLAB/Simulink平台上开发,并进行了仿真验证。验证结果表明仿真平台的架构合理,功能完善,运行稳定可靠,具有通用、灵活、易扩展的特点。     

微小型球形飞行器飞行控制系统设计

根据微小型球形飞行器的结构特点和工作原理,设计了一套基于ARM Cortex-M3 STM32F103RBT6微控制器的飞行控制系统,进行了主要模块的功能设计与性能分析,给出了研究结论与选型依据,还设计并完成了姿态传感器两轴转台实验和飞行器室内飞行试验。测试结果表明,该控制系统的姿态传感器姿态测量精度高,能够为飞行控制提供姿态参考信息;飞行器能够圆满实现空中悬停、低空机动等飞行动作,且空中飞行姿态稳定、实时、可靠。该飞行控制系统功能可靠、性能稳定,能够较好地满足微小型球形飞行器的飞行控制要求,具有一定的实用性与扩展性。     

基于多功能数据采集卡和变速PID的转台控制系统设计

为了提高采用转台对惯导系统和惯性仪表进行误差模型标定时的可靠性和精度,对角位置转台的控制系统进行了研究。首先借助NI公司PXI-8101控制器和功能强大的数据采集卡PXIe-6363对转台控制系统进行了硬件设计。随后在对转台常规PID控制方法研究的基础上提出了一种能随系统调节偏差自动改变积分项累加速度的变速PID控制方法。接着又对基于软件实现的双通道旋转变压器轴角解调算法进行了研究并提出了一种粗精组合角纠错方法。最后对本文设计的转台控制系统进行了测试实验,结果表明提出的轴角解调算法具有较好的解码速度和精度,并且变速PID控制方法大大提高了转台控制系统的自学习能力和鲁棒性,显著地改善了转台控制过程的稳定性。     

飞控系统故障告警实时监控软件的设计与实现

为了对某型直升机电传飞行控制系统故障进行实时安全监控,降低试飞风险,分析了该系统的故障告警类型、故障判断方法和故障告警形式,根据飞行控制系统在飞行试验过程中的监控需求,以Labview为软件开发平台,开发了故障告警实时监控软件,以故障灯和文本信息显示的方式实现了对飞行控制系统各类型故障分等级实时监控与预警,并对软件实现方法进行了详细说明。在实际的飞行试验任务中,此软件能准确、可靠地实时监控到故障告警信息,完全满足飞行试验对飞控系统故障实时安全监控的需求。     

物理电学实验仿真软件的设计

基于探究式学习的物理电学仿真软件以探究式学习的理论为软件设计的指导理念,利用仿真技术和统一的建模语言(UML)等一些软件工程的方法,以C 作为编程语言,运用VC 开发平台作为开发工具,编程开发了物理电学实验仿真软件.     

无人机飞行仿真平台控制系统设计

为了便于在实验室模拟无人机在空中的偏航、俯仰、翻滚3个自由度的飞行姿态,设计了一套用于验证飞行控制系统的三轴转台半物理仿真系统;给出了系统的硬件结构和控制策略;转台系统采用TMS320LF2407作为核心处理器并采用旋转变压器作为反馈环节组成位置和速度的闭环控制;为了提高传统PID的控制精度,提出了一种速度、加速度前馈补偿PID控制方法,有效解决了位置随动系统的快速性和准确性这一矛盾;实验运行结果表明,该平台运行良好,控制精度高,能较好实现对无人机飞行姿态的模拟。     

无人飞行器飞控测试中动力故障自主检测系统设计

针对无人飞行器动力推进装置容易发生故障而造成飞行器发生事故的问题,提出基于ARM微控制器飞行控制平台构建无人飞行器动力故障自主检测系统,介绍了系统设计的组成与总体结构,研究实现了ARM微控制器LPC2148的硬件连接电路,PWM 信号发生电路,A/D 采样电路及前置放大电路等;对系统硬件平台进行了启动代码等系统底层软件的设计,对自主检测算法进行了研究,建立了系统的启动环境;并通过飞控测试对系统进行了调试,测试中通过PC上的串口软件,设置串口为C0M1,波特率为115 200,校验位为NONE,数据位为8,停止位为1,发送和接收均为16进制显示,实验结果表明系统对于无人飞行器动力故障自主检测的准确性与稳定性均有很大提高。     

滑翔弹一体化实时半实物仿真平台设计

针对滑翔弹飞行控制系统半实物仿真平台研制中的两个关键问题—仿真实时性与一体化建模,建立了一套基于Windows操作系统的半实物仿真平台,开展了在较低成本的工业控制计算机上实现高效、实时的飞控系统半实物仿真研究。文中采取了Real Time Extension(RTX)插件扩展系统实时性的方案,既满足了仿真平台1ms精确定时的要求,又大幅降低仿真平台的成本;结合Simulink软件高效、安全的基于模型设计的解决方案,建立了扩展实时Windows系统下自动生成代码与手工代码混合编程的方法,重点解决了一体化建模方案在实时平台中的集成问题,并进行了仿真平台实时性能测试。最后完成了发射高度为海拔4 800 m,初始速度为202 m/s以及不同误差组合条件下的滑翔弹半实物仿真试验,整个飞行过程中侧滑角都稳定在-3度与3度之间,满足飞控系统稳定裕度要求。     

基于CompactRIO的四旋翼飞控实时仿真平台设计

针对四旋翼无人机实时飞行控制系统的控制算法设计与参数整定,设计了一种基于CompactRIO的飞行控制系统实时仿真平台,该平台使用两台CompactRIO作为主控制器,分别在其嵌入式实时系统(VxWorks)中运行Simulink设计的无人机动力学模型与飞行控制系统模型,并使用LabVIEW开发PC上位机监控程序,用于调整飞行状态和整定控制参数。经试验证明,该平台实用性强,可视化程度高,实时性好,能较好地对四旋翼飞控系统进行实时仿真验证。     

智能化的试飞测试软件体系架构研究

针对航空飞行试验需求从单一的测试向以信息化为代表的空天地一体化发展,试飞软件体系结构的智能化必将是试飞测试技术研究的重要方向,首次提出了基于组态的智能化实时监控软件体系,分析了智能化试飞测试软件体系的架构和层次以及关键技术。采用图形元素可重构算法实现智能化实时软件系统平台,满足飞行试验设计开发目的,具有智能配置、健康诊断、简便操作、友好界面等特点,由该体系架构设计的实时监控软件已成功应用于运输机、C919机等型号的多架飞机试飞实时监控当中, 结果表明该体系架构运行稳定,提高了试飞工作效率,在确保试飞安全和保障试飞任务高质量完成发挥了重要作用。     

基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计

针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性。     

基于LabVIEW的电子式氧调器PID控制系统的设计

电子式氧调器是新型氧气调节器,它是飞机供氧系统的核心部件。目前针对电子氧调器,并没有很好的控制调节方法,很难达到现有的性能指标要求。对电子式氧调器的原理进行了分析,基于LabVIEW FPGA设计了一种电子式氧气调节器控制系统的实验研究方法。采用专家PID控制规则对氧调器进行控制并进行了优化改进,在此基础上进行了实验验证。实验结果表明,该控制系统能够对电子式氧调器进行精确控制,其控制程序具有良好的响应速度以及控制精度。     

SECRAL控制系统软件设计(英文)

为提高兰州重离子加速器HIRFL的超导离子源SECRAL的控制效率,2011年7月份设计和建立了一个远程控制系统。 作为该系统的一个部分, 这个控制软件使用C++来实现。 它能够控制和监视SECRAL的所有设备,大概110个参数。而且,为了控制不同种类的设备,该软件使用了很多不同的控制协议。 除此以外, 在SECRAL的运行过程中, 若有误操作发生, 便有可能导致超导离子源的失超。为了不发生这样的误操作, 在硬件和软件中都增加了报警和连锁保护功能。该软件能够在1 s内进行报警和连锁保护。同时,为了以后的分析,该软件能够将从控制器上每隔1 s获取的数据存储到硬盘上。To improve the control efficiency of Superconducting Electron Cyclotron Resonance Ion source (SECRAL) for Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL), a remote control system was designed and set up in July 2011. The control software package, as a part of the system, was implemented by Visual C++, which is able to control and monitor all of the equipments for the SECRAL system with about 110 parameters. And many kinds of control protocols were used for controlling different types of equipments in this software. Moreover, in order to prevent the misoperation which may cause the quench of the superconducting magnet, alarm and interlock protection functions are added to the software and hardware too. If some errors occur during the running of SECARL, those functions should take effect within 1 s. Simultaneously, the data acquired from the equipments can be stored in disk every 1 s for following analysis.     

飞控系统的光传网络的可靠性及实时性

调研了传统光传(FBL)网络的几种拓扑结构, 就可靠性和实时性两方面对它们进行了分析和比较。选择采用一个包含256个节点的mesh光交换网络, 它具有冗余拓扑结构能承受3处链路故障, 保证了网络的可靠性。以网络中发生链路故障的数目, 及多个故障同时发生时故障的邻近程度来衡量网络故障的严重性。对所有链路故障情形进行仿真, 测试端到端的通信延迟。仿真结果表明, 采用这种网络拓扑结构的光传网络, 即使在发生较为严重的故障的情况下, 端到端通信路由的跳数增加不大, 仍能满足实时通信的要求。