评估飞控系统的风洞虚拟飞行试验系统与关键技术

为向开展具体的风洞虚拟飞行试验技术提供引导,针对应用于飞控系统评估的风洞虚拟飞行试验系统及关键技术进行了分析。基于传统意义上的飞控系统评估方法的不足,分析风洞虚拟飞行试验应用于飞控系统评估的优势;按飞控系统常用的姿态控制回路及制导控制回路的组成形式,介绍风洞虚拟飞行试验系统方案与工作原理,详细分析它与半实物仿真系统的差异;分析风洞虚拟飞行试验应用于飞控系统评估需解决的关键技术问题,包括风洞虚拟飞行试验评估方法、飞行器模型设计技术、飞控系统改进技术及模型支撑技术。     

飞控系统风洞虚拟飞行试验评估指标与评估要求

为明确风洞虚拟飞行试验能够评估的飞控系统性能,并为风洞虚拟飞行试验评估方法设计做出铺垫,针对风洞虚拟飞行试验特点,提出了风洞虚拟飞行试验能够评估的飞行性能指标及飞行品质指标,比较了风洞虚拟飞行试验与半实物仿真和飞行试验的评估能力差异;仿真分析了风洞虚拟飞行试验特点会造成的风洞虚拟飞行试验与自由飞行的评估结果差异;从试验、数据处理、性能评定等方面,提出了评估这些指标对风洞虚拟飞行试验评估方法的具体要求,并比较了它与半实物仿真和飞行试验的评估要求差异。     

基于虚拟飞行仿真的导弹控制系统设计

根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。     

飞行控制系统的重构技术研究

飞行控制系统的重构技术可以有效地提高飞行器的生存能力和任务效能,已成为现代飞行器综合设计领域的热门研究专题之一.介绍了飞控系统重构技术的发展历史及现状,对目前几种重要的飞行控制系统重构方法进行了概述和分析,总结了飞控系统重构技术领域里的一些热点问题,最后展望了未来飞控系统重构技术的发展趋势.     

飞控系统鲁棒模糊控制器设计的新方法

通过对飞控系统模型特点的分析,以及模糊控制稳定性条件的深入研究,基于线性T-S模型的模糊控制系统稳定性条件,建立了飞控系统的线性T-S模糊模型,并利用现代控制理论中的状态反馈方法,结合并行分布补偿(PDC)的思想,借助求解一组线性矩阵不等式(LMI)等设计了一种模糊控制器,所设计的控制器能保证闭环系统的全局渐近稳定,并具有较好的鲁棒性.以一个仿真实例验证所设计的模糊控制器的鲁棒性.该方法对于飞控系统鲁棒控制律的设计、故障诊断、控制系统重构具有一定的参考意义.     

某飞行仿真系统虚拟教员软件研究

针对训练基地飞行模拟改装训练的特点和需求,提出了一种智能评分和虚拟教员实时提示方法。根据训练大纲建立模拟飞行课目专家库,建立分阶段优化评估模型,对不同阶段的关键评价指标进行综合评分,同时依据专家库和模拟飞行参数实时对飞行学员的操作提出虚拟建议,以文字和声音的方式发送给飞行员,最后给出评分结果。虚拟教员能对模拟训练进行实时干预、指导,方便学员进行自主训练,受到训练基地飞行员尤其是新训改装飞行员的广泛欢迎。     

美国地基导弹中段防御系统飞行试验综合分析

美国地基中段防御系统(GMD)的防御重点是洲际弹道导弹,其技术发展对于导弹防御技术研究具有带动作用。通过跟踪研究美国地基中段防御系统飞行试验,对其拦截飞行试验的靶场分布与拦截模式进行了分析;同时依据美国国防部作战试验与鉴定局提出的弹道导弹防御能力演示验证进展等级标准,研究梳理了GMD系统能力的发展脉络。     

基于ADC方法的飞行保障系统效能评估模型

依据飞行保障系统的特点和主要任务,以ADC模型为基本框架给出飞行保障系统效能结构模型。利用系统效能评估的ADC方法,建立了飞行保障系统效能评估的数学模型,通过实例验证了该方法的正确性和有效性,为飞行保障系统效能评估提供了科学决策依据。     

基于飞参数据的飞行仿真模型验证

由于缺少真实数据的支持,飞行模拟器飞行仿真模型的验证一直缺乏有效的量化验证测试手段。针对这一现实难题,提出使用飞参数据进行模型验证的方法。通过介绍和分析飞参数据的来源、用途和特点,论证了该方法的可行性。设计和开发了飞参自动验模系统,介绍了其基本原理和结构组成,并对其中的难点和关键问题进行了深入研究分析,阐述了解决问题的思路和方法。试验结果验证了飞参验模系统的正确性和有效性,对提高飞行模拟器逼真度具有积极意义。     

飞行错觉模拟训练系统的研究与开发

飞行错觉一直是造成严重飞行事故的主要原因之一,因此采用VC++和ACCESS相结合的方法开发了一套抗飞行错觉模拟训练系统,该系统可以与任何一台飞行模拟器相结合使用,通过网络将需要训练的数据传送给模拟器的飞控等系统软件,由软件驱动硬件,从而使整个模拟器具有一个逼真的环境,飞行员利用模拟器飞行,能体会空中飞行时翻、滚、转等产生的复合错觉,进而找到抗飞行错觉的有效办法,提高飞行员的空间认知能力水平,保障飞行顺利安全.     

飞行模拟器逼真度的实用评价方法

分析了飞行模拟器模拟逼真度的概念和研究内容,提出了一种实用的评价方法.根据飞行模拟器的组成模块和结构,在驾驶员-飞机操纵回路分析的基础上,应用模糊评价的基本原理,建立了逼真度的评价模型,以专家的评定意见为主要依据,对某模拟器的逼真度进行了评价.实践证明,该方法可有效评价飞行模拟器的逼真度,提高模拟的有效性.     

基于飞行仿真的近地告警包线计算

TSO-C151b标准中近地告警包线为通用模型设计,未结合飞机的自身特性。为精确给出飞机过大下降速率告警包线,通过结合飞机自身气动特性和操纵特性,分析告警机理,建立飞机六自由度仿真程序。依据飞机发动机数据、气动力数据、质量特性数据等,建立仿真模型及操作程序,实时模拟飞机各舵面的操作响应过程,以及飞机的运动姿态和飞行轨迹,计算飞机在不同下降速率时拉起的损失高度,设计近地告警包线。实际试飞数据验证了模型设计合理,计算结果准确。同时,将仿真计算得出的告警包线与TSO-C151b对比,给出适用于飞机的近地告警包线使用建议,保证飞机飞行安全。     

利用径向力平衡飞行控制的航天器高精度轨道捕获方法

为实现对探测器轨道形状与高度的精准调整,提出一种径向力平衡飞行的航天器连续推力控制新方法。建立连续推力平衡飞行的动力学极坐标模型,并推导出特殊条件下的解析轨道解,进一步分析边值条件,给出连续推力的控制律。利用这一平衡飞行控制理论,构建轨道捕获的最优控制策略。考虑推力器的推力水平,通过一次或多次的控制过程,实现对轨道形状、轨道高度及轨道相位的综合调整。数值仿真表明:利用平衡飞行的轨道控制方法,配置微小推力器的空间引力波探测器可以实现高精度的轨道捕获;该方法具有控制过程可解析、计算量小、简便、实用等特点。     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究，在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上，采用时频分析和涡流分析方法，建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动，采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动，从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例，仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响，并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明，受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响，弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差，其中炮口扰动引起的偏差最大，其次是弹托分离。     

伪谱法及其在飞行器轨迹优化设计领域的应用综述

采用伪谱法进行飞行器轨迹优化设计是近年来的热点研究方向,然而较全面地对各种方法进行综合分析的文献却很少。在对国内外相关文献进行系统研究的基础上,阐述了航空航天领域应用较为广泛的几种伪谱法的基本原理;归纳了伪谱法将连续最优控制问题转化为非线性规划问题的思路和具体步骤;总结了伪谱法在飞行器轨迹优化设计领域的应用情况;对伪谱法及其在飞行器轨迹优化设计领域应用的未来研究方向进行了分析。     

模型参考自适应电传飞行控制系统纵向控制律设计

针对电传飞行控制系统中被控对象模型参数时变的特点,应用模型参考自适应控制方法设计纵向控制律。论述飞机纵向运动的动力学模型和参考模型的建立,以及基于此参考模型用超稳定性理论设计自适应控制律的方法,并且通过仿真试验进行控制性能验证。仿真结果表明,所设计的控制律可以根据飞行状态的不同自适应的调节控制律,控制性能指标满足飞行品质规范要求,设计方法可行。