基于分层传递系统模型的航天器故障诊断方法

 针对传统的传递系统模型在航天器自主诊断系统中只能表示单一粒度诊断知识,知识表示的完备性差,导致诊断结果的分辨率不高,且诊断系统执行效率低的问题,提出了分层传递系统模型和诊断方法。为了保证不同粒度诊断知识的完备性表示,将系统模型按不同粒度和结构关系进行分层。通过自顶向下的递归搜索,先监测系统异常,再匹配故障类型,逐层缩小搜索空间,最终找出故障候选集和故障的层次关系。同时为了减小计算规模,在诊断过程中引入了分离策略,降低实时诊断计算量。应用该方法建立了某卫星测控分系统模型并进行故障仿真,结果表明该方法可以增加模型知识表示的完备性,并能有效提高诊断效率和结果的分辨率。     

飞机结构强度静力试验计算机仿真系统的构架与组成

介绍了飞机结构强度静力试验仿真系统的构架和组成部分，试验环境、试验样机和试验过程的仿真是飞机结构强度静力试验仿真系统的组成部分。试验样机的静力学仿真模型足结构静力试验仿真系统准确性和可靠性的关键，除有限元分析方法模型外，提出了基于历史试验数据的特征结构模型。飞机结构强度静力试验仿真系统是一个能够不断积累资源和不断完善性能的结构试验仿真系统，同时也是开发其它飞机结构强度仿真试验系统的软件平台。     

模型实时驱动的航空发动机沉浸式虚拟运行系统

为实现多学科信息的融合与沉浸式表达,针对当前虚拟现实技术在航空发动机领域的应用存在多学科信息综合表达不 足、仿真实时性低等问题,开发了一种跨学科异构模型集成仿真的航空发动机沉浸式虚拟运行系统。在信息融合与实时交互方 面,研究航空发动机气动热力性能实时仿真、实时控制、参数化结构建模与仿真、数据实时共享与多学科联合仿真集成等技术,实 现了模型实时驱动的航空发动机虚拟运行功能;在数据可视化及3维渲染方面,研究结构数据轻量化处理技术、实时渲染优化技 术,对温度、压力等流场数据进行实时映射,实现了逼真、流畅的沉浸式实时渲染效果。基于上述研究工作,在中国首次开发了1 套由模型实时驱动、跨学科数据集成的航空发动机沉浸式虚拟运行系统,结果表明：该系统实现了发动机结构、系统和性能模型数 据的关联与交互。相关技术和成果可用于协同设计、沉浸式评审、虚拟培训等场景,为未来实现数字孪生、虚实融合的数字发动机 研发提供关键技术支撑和参考。     

结构驾驶员模型与McRuer模型的仿真研究

根据驾驶员完成俯仰跟踪的人－机半物理实时仿真实验，分别对结构驾驶员模型和ＭｃＲｕｅｒ模型者了参数辨识，用两种模型和某电传操纵飞机纵向短周期等效系统模型构成人－机数值仿真系统，将模型仿真结果和实时仿真结果进行比较和分析，以便了解两种模型的特性，为深入研究闭环飞行品质提供参考依据。     

航空发动机在线综合诊断结构设计及仿真验证

随着机载航空电子设备的快速发展,使得传统地面系统承担的发动机诊断任务可以在线实现。实时数据的使用,可以在线监测发动机性能退化,减少故障检测和隔离的潜伏期,增加间歇性故障的检测率。为此,提出并设计了一种用于航空发动机气路故障检测和隔离、健康监测及参数估计的在线综合诊断结构。基于xPC Target 原理搭建了硬件实时仿真平台,对该结构进行了仿真验证。仿真结果表明,该结构中的机载自适应模型对发动机健康参数、可测参数和不可测参数的估计误差在0.5%以内;气路故障诊断系统采用实时数据,可以更早地检测和隔离包含间歇性故障在内的各种气路故障。     

运载火箭测试仿真系统体系结构设计及实现

以CZ系列运载火箭为研究对象,开发了基于高层体系架构的全数字飞行仿真系统。通过建立运载火箭控制系统的数值仿真模型,围绕"模型实时驱动"这一核心功能设计了运载火箭全数字飞行仿真的总体结构并对其实现方法进行了描述,开发了Matlab-RTI中间件和OGRE-RTI适配器,较好地解决了数值仿真与视景仿真在高层体系中的集成并保证了系统的实时性。应用本方法完成的火箭飞行仿真系统已应用于某航天靶场的测发训练中,取得了较好的应用效果。     

卡尔曼滤波在自旋卫星章动控制中的应用

细长体结构卫星的自旋运动是不稳定的,章动有发散趋势,须进行实时的章动监视,且章动角的测量值包含有误差.通过引入一个离散控制过程的系统,介绍了卡尔曼滤波器的基本原理,建立了自旋卫星自旋运动简化的动力学模型,给出了运动方程和观测方程,详细地推导了适用于自旋卫星章动控制的卡尔曼滤波处理过程,利用该模型对某自旋卫星章动进行仿真计算,并对姿态章动联合控制和应急章动控制情况下的章动控制应用情况进行分析,得出结论：基于卡尔曼滤波的卫星章动角计算的方法正确、结果准确.     

机载实时模型稳态基准值的修正方法研究

发动机机载实时模型稳态基准值反映了当前发动机的工况,决定着实时模型的稳态精度。提出一种利用传感器测量数据修正机载实时模型稳态基准值的方法,具体采用多项式线性拟合技术、利用传感器近期测量数据修正机载实时模型的基准值,以适应发动机稳态特性的改变、提高模型稳态精度。针对某民用大涵道比涡扇发动机构建的在线故障诊断仿真系统研究表明,在发动机发生性能退化的情况下,修正后的机载实时模型的稳态误差降低近1.8%。     

空间站姿态控制系统实时仿真研究

研究了五棱锥构型的单框架控制力矩陀螺群作为执行机构的空间站姿态控制系统的实时仿真问题.根据空间站姿态控制系统的实时分布式仿真要求设计了仿真节点结构,综合了四种网络连接形式构建系统的实时网络环境,说明了仿真系统软、硬件平台的选择,以及系统仿真中的调度设计问题.最后对整个系统进行了分布实时仿真,运行结果说明了这种空间站姿态控制系统方案是可行的.     

基于模型的矢量喷管控制系统设计

为实现矢量喷管控制系统正向研发"V"字模型,使用基于模型的设计方法开展矢量喷管控制系统的设计和验证。建立了包含矢量喷管液压机械单元、矢量喷管控制器及矢量偏转运动的矢量喷管控制系统模型,与发动机模型、飞机模型集成用于矢量喷管控制系统的系统综合设计。使用模型自动测试技术开展数字仿真试验,利用自动代码生成技术和实时仿真技术实现控制软件快速开发和系统半物理试验,试验结果表明了矢量喷管控制系统设计的正确性、高效性。     

FMS的对象建模

进行FMS建模研究是研究FMS动态仿真软件的自动生成的前提.面向对象源于仿真,采用面向对象的建模方法,在FMS的分析、建模以及动态调度软件自动生成有着极大的优越性.本文首先研究了对象建模的方法,并以之为指导,建立了FMS的对象模型、功能模型和动态模型,为FMS动态仿真软件的自动生成打下了基础.     

用于飞行模拟器的发动机闭环实时模型的研究

 介绍一种用于飞行模拟器的双轴涡喷发动机实时模型。该模型采用状态变量法建立 ,简介了建模原理、软件结构及仿真结果 ,表明该模型在全飞行包线内具有较高的精度和实时性 ,无论其稳态性能还是动态响应都能较好的地反映真实发动机在飞行状态中的物理特性     

回热循环微型燃气轮机非线性数学模型

建立了回热循环微型燃气轮机非线性动态模型,并考虑模型通用性采用压气机、回热器、透平的变工况解析通用特性建立了静态模型.根据设计参数进行数学模型的实例化,提出解析特性系数确定方法和计算机仿真实现的迭代次序.结果表明:静态特性仿真结果与Capstone C30实际数据之间存在微小偏差,通过更详细的参考数据校正特性解析公式系数可获得与实际数据更好的一致性;采用保持透平进气温度不变的最佳运行方式,空载到满载的动态时间为100s左右,回热器金属壁面平均温度由空载时750K降低到负载时670K.      

某型飞机程序模拟飞行研究

在介绍了某型飞机综合操纵方式的基础上,结合该收音机倾斜角的控制规律及航向与倾斜角的关系简化式,详细给出了程序模拟航向的实现过程和数学模型。通过采集该收音机程序模拟飞行的数据,其飞行轨迹表明所给出的数学模型能够实现飞机对计划航路点的程序模拟飞行,该结论对研制导航软件具有重要的参考价值。     

液体火箭发动机一种通用模块化仿真方法

为了研制一种较为通用的液体火箭发动机工作过程的仿真软件，依据模块化建模思想，建立发动机各组件的Simulink仿真模块。根据发动机系统中各组件之间的参数信号传递关系，连接各模块的相应输入输出端口即形成整个发动机系统的仿真模型。对某型发动机的起动过程进行仿真计算，结果表明这种模块化的建模仿真方法易操作，较通用。     

直升机飞行动力学数学模型研究特点分析

根据国内外直长机数学模型研究情况,从飞行动力学角分析直升机数学模型的特点。重点讨论了不同研究目的直或机飞行动力学模型的区别,即分别对以非实时数值仿真,实时数值仿真和控制律设计为目的的直升机模型进行分析,阐述其在模型的运动方程数学形式,子模型的复杂性和选取,模型精度以及模型的应用范围等方面的特点,并简要介绍了目前用于直升机飞行动力学特性研究的综合分析软件系统和试验相关性研究。     

仿真技术在飞机起落架可靠性分析中的应用研究

起落架所承受的动载荷较大,造成系统工作环境复杂,出现故障较多,因此对起落架系统可靠性的研究显得迫切和重要。以三维辅助建模软件CATIA、有限元分析软件NASTRAN、多体动力学分析软件LMS Virtual．Lab和液压控制仿真软件AMESim等为工具,采用自动仿真求解策略针对某起落架典型失效模式进行仿真分析,得到仿真...     

基于UPPAAL软件的实时系统设计研究

UPPAAL是丹麦Aalborg和瑞士Uppsala大学联合开发,具有世界先进水平的实时系统模拟,校核的软件,基于对实时系统严密逻辑,真实时间的抽象,而构建时间状态机动态模型网络,模拟,校核系统,检测潜在失败,保证设计可靠性,雷达传感器内存接口实时系统是航天雷达系统重要组成部分。本文UPPAAL软件对此系统精确的动态数学模型,模拟,校核系统,覆盖各设计阶段,保证实时系统设计可靠性。     

含湍流可变向微下击暴流的建模

本文建立一个适用于飞行力学研究和飞行员训练的微暴流风切变模型。该模型可模拟以任意方向倾泻的微暴流，其暴核离地高度、暴核直径、暴流强度、暴流倾泻方向、距机场位置等皆为可调参数，使用灵活方便，文中还给出了一种模拟非平衡微暴流湍流的方法，使微暴流模型更趋完善。     

MATLAB与C＋＋结合复杂动态对象仿真建模方法

MATLAB/S imu link是一个强大的自动控制系统工程仿真工具,但在进行复杂动态对象仿真建模时需要大量的S imu link模块的堆叠,难度之大使得实现建模上花费的时间预计占系统开发周期的大半,而且得到的仿真模块通常具有可读性差、容易出错等缺点,运行时占用大量的系统时间和内存空间,对其进行调试和修改也很困难。本文介绍了作者探寻的使用MATLAB/S imu link结合C++编写成的现成类库进行复杂对象仿真建模方法,详细论述了C++m ex函数工程创建编译的过程和利用m ex函数和S imu link S-function进行复杂动态对象整体仿真建模的思路。通过应用实践表明,这种仿真建模方法不但减少了重复劳动的代价,加速了自动控制系统设计周期,使得复杂动态对象仿真模块简洁高效,还可以起到保护数据安全和知识产权的作用。