基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制

随着我国现代化进程的不断加快,航天航空技术标准越来越高,对于航空发动机运转工况的鲁棒性和适应性提出了更高的要求。传统的航空发动机变增益设计步骤繁琐,不能将发动机置于整个航空器的运转去考虑设计,使发动机变增益缺乏相应的稳定性和适应性,易出现系统问题。为此,提出一般基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制系统,依据航空发动机结构参数,考虑到航空器在空中负载特性,计算出新的约束极点 模糊变增益,在航空器发动机工作范围连续增益,避免了传统增益切换情况,在转速控制上确定误差等因素,将非线性控制设计分解为多个线性子问题,使航空器控制系统能够沿着LPV参数轨迹保持良好的运转,保持稳定性能。仿真实验证明,提出的基于LPV的航空发动机鲁棒变增益控制系统控制效果优于传统方法,在航空器发动机转速改变时,控制精度能够满足要求 ,改变航空器负载时,有效对目标进行变增益控制。提出的控制方法对航空发动机鲁棒变增益控制问题提供了新的解决办法,具有较大应用价值。     

基于多导航源融合的下滑道稳定性控制

下滑道构型畸变将造成航空器进近不稳定,严重时将导致航空器俯仰姿态过大,低高度失速或下降率超限等不安全事故;针对以上问题,在传统仪表着陆系统的基础上,提出了基于惯导、气压高度表和卫星导航等多导航源融合的下滑道稳定性控制模型,采用卡尔曼滤波进行数据融合,解决了下滑道畸变情况下航空器水平位置与高度匹配性差的难点并进行了可行性分析,避免了航空器追随畸变下滑台信号而带来的进近不稳定,最后对所建模型进行了航空器下滑轨迹仿真;结果表明该模型有效地增强了下滑道的稳定性,提高了航空器进近成功率,进一步保证了飞行安全。     

基于STAMP的航空管制空中危险目标识别方法研究

为了保证航空管制中航空器的完整性,提高航空器的使用寿命,并且可以最大限度的保障航空乘客和其他航空人员的人身安全,需要对航空管制空中危险目标进行识别。但采用当前目标识别方法对空中危险目标识别时,识别系统对空中危险目标无法稳定识别,存在空中危险目标识别精度低的问题。为此,提出一种基于STAMP的航空管制空中危险目标识别方法。该方法先利用STAMP模型对航空管制空中危险目标识别系统各组成部分进行任务分配,然后采用Harris法对空中危险目标进行特征选择和提取,依据Mean-Shift法的Bhattacharyya系数,描述候选空中危险目标和空中目标的危险概率分布相似度,随着Bhattacharyya系数的不断增加,候选空中危险目标和空中危险目标的相似度越大,使危险目标跟踪系统朝着空中目标危险密度增大的位置移动,在最优位置收敛,从而实现空中危险目标跟踪,最后利用D-S理论对跟踪结果进行识别,通过引入空中目标危险性基本概率赋值函数获得空中目标危险基本概率,采用Dempster组合规则对空中目标危险证据进行合成,依据空中危险目标证据融合结果完成对航空管制空中危险目标的识别。实验仿真证明,所提方法增强了航空管制空中危险目标识别的效果,提高了航空管制空中危险目标识别的精度。     

复杂CCD航空相机光学系统快速消热差设计

提出利用变焦系统设计思想来快速实现复杂航空相机光学系统消热差设计的新方法,基于光学式补偿基础,建立了变焦设计与消热差设计的对应关系模型。设计常温下满足成像质量要求的消色差的良好光学系统;建立多个变焦位置,分别对应于不同的工作温度状态;通过优化设计快速发现材料组合,满足宽工作温度范围内像质均良好的要求。利用该方法设计了一工作于0.45～0.70 m波段,焦距650 mm,F数为5.6,视场为5.5的航空CCD相机光学系统,结果表明系统在-40～60 ℃之间成像均保持良好,调制传递函数下降5%。     

云计算环境下的航空器飞行角度控制系统设计

云计算环境下的航空器是一个集大量复杂计算的、实时性较强的控制系统,部分信号的调用需要极高的实时性;传统的控制系统通常采用前后台模块,应用程序无限循环,其采用中断服务程序来处理异常事件,满足不了航空器飞行角度控制的实时性要求;设计了一种融合PID算法的单片机控制程序的航空器飞行角度控制的制系统;构建了云计算环境下航空器飞行角度控制系统的结构,通过姿态数据传感器采集航空器飞行角度信息,对航空器对飞行控制器、电机控制模块以及无线通信模块硬件进行了设计,通过融合PID算法的单片机控制程序实现航空器飞行角度的快速、准确控制;实验结果说明,所提控制系统的控制误差以及鲁棒性都优于传统控制系统,所提的系统具有可靠、灵活、实时性高等优势。     

航空通信中干扰下的鲁棒性通信方法

航空器在进行空-地通信时,信道中会存在大量非线性的干扰信号,导致通信信号发生鲁棒性变化。提出一种基于信息最大化算法的航空通信中干扰下的鲁棒性通信方法,根据航空通信的特点建立通信模型,利用均值化处理方法和白化处理方法对通信信号进行预处理,利用信息最大化算法对信号进行信澡分离,实现了航空通信信号的鲁棒性要求;在Matlab7.0平台上完成测试,实验时航空通信划分成外部干扰,能够忽略和外部干扰不可忽略两种情况;仿真时间定为3 000 s,干扰源数目为12个,实验结果表明利用该算法对原始信号的拟合率达到97%左右,鲁棒性误差平均在3%左右,而传统算法误差在10%以上,表明该算法信号的鲁棒性更强。     

基于多信号模型的诊断推理机设计

随着飞机功能和性能要求的不断提高,其综合化程度、复杂性也越来越高,传统的故障诊断方法已经不能满足日益复杂的飞机维护需求。针对传统诊断方法对系统的强依赖性和在多故障模式下处理能力不足等问题,给出一种基于多信号模型的故障诊断方法,设计并实现了基于多信号模型的诊断推理机,并用以某型飞机的自动飞行控制系统为对象验证了该方法在解决飞机系统故障关联和多故障诊断问题中的有效性。     

基于LXI总线的航空武器装备地面综合保障系统设计

随着航空武器装备地面综合保障系统发展,传统保障模块已发展至十余种五十余型独立地面保障模块,地面保障人员操作与管理压力大幅提高、保障效率提升面临瓶颈,无法满足当前军事变革要求;提出使用基于LXI总线的航空武器装备地面综合保障分布式远程控制系统设计可以满足保障任务分散化要求的同时实现保障功能本地化,完成对各保障模块集中管控,大幅提高地面综合保障系统智能化、信息化和通用化水平。     

基于DSP某高炮随动控制系统设计

针对高炮随动系统的控制精度问题,设计一套基于DSP随动控制系统设计方案,介绍了系统的软硬件;基于CCS3.3开发环境的基础上,对随动控制系统试验台进行在线调试,并根据上位机给出速度与位置目标参数进行实验调试信号,测出实际测量与目标值之间的实时误差,并且对仿真结果进行分析,实验结果表明,系统设计合理,满足各性能指标要求,稳定性能好、具有快速跟踪能力。     

基于改进CKF的光电跟踪伺服系统二阶滑模控制

传统的光电跟踪伺服系统滑模控制中,对目标位移信号微分以求取速度、加速度等运动状态的方法会影响控制的精度和稳定性。针对这一缺点,提出了基于改进容积卡尔曼滤波(CKF)的二阶滑模控制算法。基于系统原理,建立了系统模型;应用限定下界法改进了CKF算法以提高目标状态估计的准确度;应用超螺旋算法设计了二阶滑模控制器,并将滤波预测的目标状态作为系统输入进行仿真实验。结果表明,相对于传统的二阶滑模控制,所设计的控制方法提高了控制精度,减小了抖振,且具有更好的稳定性。     

航空飞机计算机通信中滤波器的优化设计

航空飞机计算机通信系统进行通信的过程中,由于航空飞机上的电子设备相互之间的电磁干扰严重,导致信道中存在大量的干扰信号。提出基于小波变换算法的抗干扰滤波器设计方法。根据小波变换算法相关原理,综合航空飞机通信中特有的软阀值特点,利用自适应调整参数的方法得到高空通信中的最优小波系数阀值,使得高空噪声过滤阀值函数具有更强的适应性。利用新的阀值函数设计了新的滤波器,对行滤波模块和列滤波模块的设计进行了详细阐述。实验结果表明。利用设计的滤波器能够对航空飞机计算机通信过程中的干扰信号进行有效滤波,缩短了滤波时间,提高了高空通信系统的抗干扰能力。     

小波网络辅助卡尔曼滤波的捷联惯导传递对准

初始对准精度是捷联惯导系统的主要误差来源之一。针对舰载机捷联惯导的传递对准模型准确建模困难,且测量噪声和过程噪声随舰船动态而变化,这样就会降低滤波的精度,卡尔曼滤波有一定的局限性,提出了将小波神经网络辅助卡尔曼滤波器用于惯导系统的传递对准。把能直接影响卡尔曼滤波估计误差的参数作为网络的输入,进过样本训练后,把网络的输出与经过卡尔曼滤波得到的结果相加,实现了捷联惯导的传递对准的滤波功能。这种新算法在实际应用中的非线性情况下优于传统卡尔曼滤波方法。仿真结果表明了其实用性和有效性。     

基于Android平台的1090ES数据链数据采集系统

随着空中交通管理技术的发展,1090MHz扩展电文(1090ES)数据链已经成为承载地空通信、空空通信的重要数据链,在民用航空及通用航空领域得到了广泛应用。传统的二次雷达或ADS-B地面站设备大而沉重,为了构建便携、低成本的1090ES数据链数据采集系统,提出了一种基于Android智能终端和广播数据采集板卡的解决方案,利用1090MHz天线接收广播信号,由单片机(PIC18F2550)实现模数信号转换,通过USB-OTG接口发送至Android智能终端;开发了数据采集APP,实现数据的融合解译、数据采集以及航空器的飞行监视。经测试验证,系统能够有效采集1090ES数据链公开协议航空数据,覆盖范围超过150公里,即插即用,应用前景广泛。     

Longitudinal control of aircraft dynamics based on optimization of PID parameters

Recent years many flight control systems and industries are employing PID controllers to improve the dynamic behavior of the characteristics. In this paper, PID controller is developed to improve the stability and performance of general aviation aircraft system. Designing the optimum PID controller parameters for a pitch control aircraft is important in expanding the flight safety envelope. Mathematical model is developed to describe the longitudinal pitch control of an aircraft. The PID controller is designed based on the dynamic modeling of an aircraft system. Different tuning methods namely Zeigler–Nichols method (ZN), Modified Zeigler–Nichols method, Tyreus–Luyben tuning, Astrom–Hagglund tuning methods are employed. The time domain specifications of different tuning methods are compared to obtain the optimum parameters value. The results prove that PID controller tuned by Zeigler–Nichols for aircraft pitch control dynamics is better in stability and performance in all conditions. Future research work of obtaining optimum PID controller parameters using artificial intelligence techniques should be carried out.     

飞机翼面损伤的L1自适应重构控制方法研究

进行飞机翼面损伤下的重构控制对提高飞机的安全可靠性具有重要的意义,根据飞机翼面损伤的特点,提出一种基于L1自适应控制的重构控制方法,首先根据翼面故障对飞机气动特性的影响,建立故障参数模型,然后根据L1自适应控制快速自适应和鲁棒性的特点,选择合适的自适应律和滤波器进行重构控制器的设计,最后根据飞机升降舵翼面损伤情况进行仿真分析,结果表明了本文所用方法可以进行部分翼面损伤的快速重构控制。     

基于复杂网络理论的多元混合空管技术保障系统网络特征分析

为提高空管技术保障系统应对突发事件的能力,本文以空管技术保障系统导航、通信、监视设备覆盖的航路结构为基础,构建系统对应的空间网络模型.提出从灵活性、鲁棒性、高效性三个方面度量空管技术保障系统网络特性,对北京、上海、广州、昆明、沈阳、兰州飞行情报区的空管技术保障系统网络的平均度、度分布、度-度相关性、聚集系数、平均路径长度、直径等进行分析.分析结果显示,各飞行情报区空管技术保障系统的平均聚集系数在0.25—0.39之间,网络聚集程度偏低;网络平均路径长度为3.4,表现出小世界网络特征;度值3时服从幂律分布,度-度分布不表现出正相关或负相关.对网络进行基于度优先的和随机的抗毁性测度,空管技术保障系统网络抗毁性较差,网络的可靠性由少数核心节点决定,应对核心节点进行目标免疫,提高网络的抗毁性.这些规律为空管技术保障系统能力提升、新建扩建提供理论依据,对降低突发事件对空管系统保障能力的影响,保障空中交通持续安全具有现实意义.     

基于FPGA的射频装定系统编码模块设计

针对射频装定系统易受噪声和干扰的影响,导致数据装定出现错误的问题,提出在装定系统发送端对工作命令进行差错控制编码,增强系统的抗干扰能力。首先,根据(7,4)循环码信息位和监督位之间的线性关系,对工作命令进行编码,使其具有发现并纠正一个错误位的能力。其次,采用平衡Gold码进行扩频调制,使系统具有保密性强的优点。最后,在采用查表法进行正弦信号发生器设计的基础上,进行选择法的QPSK调制,具有结构简单、易于实现的优点。经实验验证,采用31位的的Gold码进行调制,系统扩频增益为14.77dB;QPSK波形频率为781.25 KHz,符合设计需求。     

提高道路交通系统的驾驶安全

道路交通系统是一个复杂的系统，其中包含了人的直接参与。在该系统中，人的因素起了重要的作用。本文中，在道路系统路面的某一点设计了一种类型控制信号，该点被称为信号点。在控制信号的作用下，当车辆经过信号点的时候，车辆需要降低速度。其目的在于能够通过控制信号控制交通流的状态，使其由无序变为有序，从而提高道路系统的交通安全。应用双车道的确定性NaSch模型进行仿真模拟，结果表明不仅交通流的状态能够由无序变为有序，而且交通流的状态是安全的。     

石油化工仪表防雷接地系统设计与实现

为了提高石油化工仪表的防雷安全性,进行防雷接地系统的优化设计,提出一种基于漏感和励磁电感增益分配和检波控制的防雷接地系统设计方法,基于麦克斯韦全电流定理,进行石油化工仪表防雷接地的电磁场分析,以双运放LM358放大器为核心进行石油化工仪表防雷接地系统电路设计,主要包括了交流放大器设计、滤波器设计、检波器设计和直流放大器设计,在检波设计中采用8阶高通滤波器(S3529)并联,提高防雷接地系统的输出运放性能,最后进行系统调试和电路测试,结果表明,采用该系统进行石油化工仪表防雷接地设计,防雷的阻带衰减大于51dB,对雷击信号具有较好的高通滤波和低通滤波性能,较好地保护了石油化工仪表安全。