基于自适应驾驶员最优控制模型的飞行品质预测

传统飞机驾驶员最优控制模型采用卡尔曼滤波,无法反映飞行员对未知环境的适应能力,在飞行试验中有时存在与飞行员实际评分不一致的现象.为此,采用自适应状态估计理论对传统驾驶员最优控制模型进行了修正,提出了基于自适应飞机驾驶员最优控制模型的飞行品质评估方法.通过对比飞行试验和模型仿真结果表明了这一评估方法的可行性,所采用的修正加权系数得到的评分结果精度更高.研究结果表明,飞行员评分与指标函数加权系数比值相关,采用变化加权系数比值得到的评估结果与飞行员实际评分更为吻合.随着飞机动态特性的变差,这一比值将不断增大,飞行员将投入更多精力进行飞行状态监测,进而导致飞行员降低对飞行品质的主观评价.     

自适应飞机驾驶员最优控制模型研究及应用

针对驾驶员最优控制模型(OCM)无法反映飞行员在未知环境下渐进适应过程这一缺点,采用自适应状态估计理论对OCM进行改进,建立了基于自适应状态估计的驾驶员最优控制模型(MOCM-AE),给出了算法流程。通过对比飞行试验数据和未知扰动下的着舰应用,对模型进行了评估。通过人机闭环仿真进行了飞行试验再现,得到了人机闭环频域曲线。对比结果表明,与OCM相比MOCM-AE的频域特性曲线与试验更为吻合。在着舰应用中,引入低空紊流作为未知扰动进行着舰仿真,结果表明OCM强烈依赖于先验经验,而MOCM-AE无论是否具有先验经验,无论是否存在未知扰动,均能取得良好着舰效果。在未知扰动和舰尾流影响下,MOCM-AE比传统OCM着舰精度提高59%,着舰点分布范围缩小29%,这体现了飞行员对未知环境的适应能力。     

一种飞行员仿真系统的设计

分析了飞行仿真领域中对飞行员仿真的需求,提出了"全飞行周期飞行员仿真系统"的设想。描述了该系统的功能、接口和配置。针对飞行员行为建模问题提出了一种具有四个层次的模型框架用来组织飞行员在驾驶飞机时的各种简单或复杂的行为模型,此框架可作为飞行员仿真系统的软件框架。给出了人-机闭环仿真系统的着舰过程计算结果。     

基于可控度的操纵面故障重构控制分配方法

针对多操纵面故障时有效控制能力未知、指令分配不精准的问题,基于可控度提出了一种操纵面故障重构控制分配方法。综合操纵面舵偏物理偏差和虚拟控制指令跟踪误差,建立了可用有效集求解的多操纵面加权最小二乘控制分配模型。考虑到多操纵面系统输入受限且非对称,围绕有效控制能力指标设计并计算故障飞机的可控度,以修正控制分配权系数实现精确故障重构。结合某多操纵面飞机进行了仿真,验证了方法的有效性。     

空袭作战远距离支援干扰空域划设研究

针对远距离支援干扰空域划设确定空域大小和中心点位置这一问题,提出了一种基于最大航迹偏差和遗传算法的空域划设方法。参考飞机基本性能,考虑干扰飞机受空中风和飞行员操纵误差的影响,以航迹最大偏差为基准确定空域大小;选取干扰飞机作战时的3个常用代价指标进行加权,利用遗传算法搜索不同作战要求下空域中心点位置;最后根据建立的模型对实例进行仿真计算,并分析了不同权重下的空域位置选择。仿真结果验证了方法的可行性,有效综合了干扰时实际代价因素。     

冰脊对Y-8飞机副翼铰链力矩的影响分析

简述了展向冰脊形成的机理及形状,介绍了国内外关于飞机结冰的研究现状。依据仿真计算和风洞试验结果,分析了展向冰脊对Y-8飞机副翼铰链力矩的影响。分析结果表明:大多数情况下,对称冰脊使得铰链力矩减小;不对称冰脊产生的最大铰链力矩系数超过飞行员能克服的数值。该项研究结果可为飞机防冰、除冰系统的设计及飞行员操纵提供参考。     

指定流量分配系数的多回流出口边界算法

燃烧室出口处物理量的边界条件处理方法需满足工程设计对出口流量的要求，同时要保证出口回流时的数值稳定性，是工程级燃烧室模拟中重点关注的问题之一。基于流量分配系数发展了一种出口边界处理算法，支持不可压缩流动模拟中指定多个出口流量分配系数、出口存在回流时的稳定模拟。研究表明，在四面体/六面体网格算例中，该方法可实现出口流量分配系数在0～1.0范围内的稳定模拟，与设定值的最大相对偏差<0.001%。在保持出口流量分配系数不变时，改变计算域出口位置使得流动处于未充分发展、回流或旋流状态，计算结果不受明显影响。将该方法应用于TECFLAM旋流燃烧器冷态流场模拟中，计算域缩减至1/3后模拟仍能稳定收敛，预测值和实验数据保持较高的一致性。相比于使用常规出口边界的方法，该方法支持仿真人员根据需要设置出口流量分配系数和计算域大小，可显著减小数值计算开销。     

民用机场快速出口滑行道位置优化

位置合理的快速出口滑行道可有效提高跑道容量。通过提出候选出口最优位置假设,证明了跑道快速出口位置是一个候选最优位置的自然有限集。介绍了不同机型跑道占有时间的计算方法,并以最小加权跑道占用时间为目标函数．建立了确定最优出口位置的数学模型。并针对该模型提出了基于时间多项式的动态规划算法,给出了快速出口滑行道的定位计算方法。以大连机场为例,计算得到了该机场快速出口滑行道的合理数量与位置.     

神经网络在广义经典分配问题中的应用

在两节点分布式多传感器系统中,一些航迹关联算法可以化为广义经典分配问题。广义经典分配问题是一个组合优化问题。当目标数目较多时,很难得到问题的最优解,而且其计算量容易呈现指数爆炸现象。文章提出了用Hopfield神经网络和平均场网络解决此问题的方法。仿真结果表明,采用文章提出的人工神经网络模型求解广义经典分配问题,不仅使航迹关联具有较高的关联正确率,而且计算时间不会出现指数爆炸现象。仿真结果还表明,平均场网络相比Hopfield神经网络更易于得到问题的最优解。     

多操纵面强冗余加权伪逆分配参数调节方法

针对强冗余多操纵面飞机参数多、难调节的问题,基于加权伪逆提出了控制分配模态参数调节方法,揭示了控制参数与出舵量之间的内在机理。引入虚拟控制指令,建立了加权伪逆控制分配模型。定义了一种剩余效能矩阵,从理论上推导了强冗余加权伪逆分配参数调节的规律,得到出舵量与对应参数是负相关的,特定情形下对方向舵指令无影响。仿真结果验证了该方法的有效性。