基于模型的航电系统集成验证技术研究

为了满足系统集成度高、交联关系复杂的航电系统集成验证需求,提出了基于模型的航电系统集成验证技术。详细介绍了基于模型的航电系统仿真和测试方法,航电系统仿真建模规范,以及基于模型运行的航电系统集成验证平台。通过在航电系统集成过程中的应用,基于模型的集成方法有效地提高了航电系统集成效率,保证了航电系统集成准确度。该方法可应用于航电系统全数字集成、半物理集成和全实物动态集成,保证各阶段试验的衔接,持续提升航电系统集成工作的技术水平。     

基于某型航牢发动机的综合控制系统试验平台设计

针对多数半物理仿真试验平台系统的结构简单、功能单一、无法模拟控制系统在发动机上真实工作的情况,设计了基于真实外部管路的控制系统综合半物理试验平台,对试验平台的重要环节进行了建模和仿真分析,并进行调试试验。测试结果表明:半物理仿真试验平台可满足控制系统综合试验的性能调试、功能验证和故障复现等要求,对某型航空发动机控制系统的研制具有重要指导意义。     

飞机电传刹车系统设计及验证技术

针对传统的刹车系统设计与系统试验验证的不足,在系统设计上提出了基于数字电传刹车系统的自动刹车控制技术、刹车压力反馈调节技术、射流管式压力刹车阀技术。采用基于虚拟样机的协同仿真技术和系统闭环半物理验证技术,建立了一套飞机数字电传刹车系统协同虚拟仿真验证方法和电传刹车闭环控制试验验证平台,提高了系统仿真试验的效率,缩短系统的研制周期。     

大型民用飞机全机系统地面综合验证试验平台研究

由于大型民用飞机采用了多种新理念、新功能和新技术,给机载系统综合验证增加了复杂性和难度。为了提高机载系统综合验证能力,从全机地面综合试验验证具体需求出发,借鉴国内外飞机系统集成验证经验,提出了桌面仿真、硬件在环实时仿真与物理试验一体化的全机系统地面试验验证平台方案,详细研究了机载系统试验件、硬件在环实时仿真、测试设备与驱动设备、综合试验管理系统等技术方案和特殊要求,为进行实际工程合理、有效的全机系统地面综合验证试验提供技术参考。     

飞机航空电子系统综合验证平台研究

研究了飞机航空电子系统的综合验证平台,对全数字仿真平台、半物理仿真平台、全物理仿真平台的特点和作用进行简要分析,针对实际中应用最为广泛的半物理仿真平台进行详细分析,列出其主要组成部分和每部分的功能,对新一代航空电子仿真验证平台的需求进行了详细分析,从试验设计和试验执行2方面提出了改善方法,提出了分立式综合验证平台的思路,为飞机新生型号验证平台设计提供了借鉴。     

涡扇发动机传感器故障诊断的快速原型实时仿真

为快速高效地完成涡扇发动机传感器故障诊断算法的硬件在环仿真试验,构建了以NI CompactRIO为核心的传感器故障诊断系统的快速原型实时仿真平台.基于一簇卡尔曼滤波器,在LabVIEW编程环境中建立了传感器故障诊断系统.分别在涡扇发动机模型稳态和动态工作时完成了对单个传感器故障的检测、隔离和重构的硬件在环仿真试验并验证了算法精度.经过大量试验,结果表明:基于卡尔曼滤波器理论的诊断算法能在传感器故障情况下确保控制系统安全运行,诊断精度最高可达1.4%;同时表明,该快速原型实时仿真平台的设计是成功的.研究工作为发动机传感器故障诊断系统的半物理仿真试验奠定了基础.      

风洞虚拟飞行试验中的飞行控制系统快速原型设计与部署技术

利用风洞虚拟飞行技术可在风洞中开展飞行器的飞行控制验证与评估研究。飞行控制子系统是虚拟飞行试验技术的核心,采用控制系统快速原型技术,可实现嵌入式实时飞行控制代码自动生成和快速部署,从而大幅降低飞行控制系统集成难度,有效提高风洞虚拟飞行试验效率。本文概述了Φ3.2m风洞虚拟飞行试验系统组成和现状,详细介绍了基于该系统的飞行控制系统快速原型开发平台和部署方法,通过某飞机缩比模型全数字仿真、半实物仿真和风洞虚拟飞行试验,验证了该技术具有良好的通用性和开放性等特点,可以满足不同型号飞行器风洞虚拟飞行试验飞行控制系统集成需求。     

基于HLA的小卫星半物理仿真系统设计

地面仿真验证是小卫星研制过程的重要组成部分,仿真验证充分与否直接决定了小卫星的研制成功率和在轨运行的可靠性。就小卫星技术特点,结合某型号的地面仿真需求,建立基于HLA的小卫星半物理仿真系统,给出系统的组成结构、联邦间交互数据表、硬件接口单元和联邦成员设计流程等。利用设计与实现的半物理仿真系统,进行了某型号小卫星的仿真验证,结果表明,设计的基于HLA的小卫星半物理仿真系统能够较好地完成动力学与控制分系统、电源分系统和有效载荷分系统的仿真,能够较好地实现控制分系统物理设备的接入,具有较好的实际应用价值。     

多轮飞机刹车系统半物理仿真的研究

飞机刹车系统是飞机起飞着陆系统的重要组成部分,对飞机航行最为关键的起降安全起着至关重要的作用[1],具有复杂非线性和强不可测干扰的特点。本文从多轮飞机刹车系统组成结构与工作原理出发,结合半物理仿真技术的特点,提出了基于labview开发软件的实时半仿真平台的设计方案,介绍了多轮飞机刹车半物理仿真系统的组成原理及其系统软件开发。试验结果表明,该方法平台操作简单、运行稳定可靠、实时性好,可以提高仿真软件的质量和仿真系统的性能,是一种值得推广的方法。     

航空发动机燃油系统执行机构故障诊断及验证

研究了基于执行机构模型以及发动机逆模型的发动机燃油系统执行机构及其传感器故障诊断方法.基于发动机半物理仿真试验台试验数据建立执行机构小闭环传递函数模型,通过二次多项式拟合将油针位置转换为燃油流量.提出基于自校正在线训练神经网络算法建立发动机逆模型,以离线训练网络参数初始化在线系统,基于阈值更新网络参数,并对学习速率进行自校正,以提高算法的泛化能力及收敛速度.对比执行机构模型输出、发动机逆模型输出与LVDT传感器测量位移换算得到的燃油流量,基于阈值判断故障状态.在T700涡轴发动机半物理仿真试验平台上进行试验,实现了在发动机额定及各种性能退化状态下,执行机构及其传感器漂移和偏置故障的准确诊断及定位,验证了算法的有效性.     

某型无人直升机前飞段仿真建模与试飞验证

针对某型无人直升机无铰式旋翼技术验证和飞行试验需求,建立了能够用于实时仿真的非线性飞行动力学模型,并基于经典PID控制算法完成了飞行控制律设计。为验证理论模型准确性和控制参数合理性,相继开展了盘旋飞行和大速度飞行的半物理仿真和飞行试验,并基于飞行试验控制效果评估完成了部分控制参数的优化设计。数据分析表明:半物理仿真和飞行试验的时域响应和配平特性均吻合较好,验证了非线性飞行动力学模型的准确性;飞行试验中无人直升机姿态和速度响应均能够较好地跟踪其设定值,所设计的飞行控制参数能够满足某型无人直升机稳态飞行控制要求。     

轴对称矢量喷管控制系统半物理仿真试验

介绍了轴对称矢量喷管控制系统半物理仿真试验的方法、内容和结果。采用模拟矢量喷管、模拟喷管喉道面积反馈、模拟飞机的矢量操纵命令等仿真方法进行了半物理仿真试验。通过仿真试验验证了控制系统的各功能 ,进一步完善了数学模型和控制软件 ,考核了系统的可靠性。     

空间对接地面半物理仿真台系统仿真研究

 飞行器空间对接地面半物理(HIL)仿真台是进行空间对接技术研究、对接机构地面检测以及对接过程的故障复现等多种用途的关键设备。论文阐述了飞行器空间对接地面半物理仿真台系统建构思想。在此基础上推导出空间对接地面半物理仿真台的空间对接动力学模型。基于物理建模的思想，用SimMechanics工具箱建立了空间对接地面半物理仿真台的机械系统，用Matlab/Simulink建立了控制系统模型，建构了虚拟空间对接地面半物理仿真台。采用滞后补偿等使系统的闭环动态性能达到要求。在空间对接地面半物理仿真台虚拟样机上，采用无阻尼振荡模型对空间对接动力学模型等进行了验证，对空间对接的缓冲过程进行了仿真。仿真结果表明空间对接动力学模型是正确的，空间对接地面半物理仿真台系统的建构思想是可行的。     

低速风洞带动力模型自由飞试验

为在风洞中模拟飞行器六自由度飞行的物理过程,获取飞行器流动/运动/控制耦合特性,对低速风洞带动力模型自由飞试验技术进行了研究。基于相似准则,在大型低速风洞建立了试验系统,利用纵向静不稳定的动力学相似缩比模型飞机,经过飞行控制律闭环控制增稳后,开展稳态飞行、施加标准激励验证飞行、控制律参数调整验证飞行、大迎角飞行等自由飞试验,并将试验结果与原型机飞行仿真结果进行了对比研究。结果表明,基于相似准则建立的低速风洞带动力模型自由飞试验系统,能够有效模拟飞机闭环控制飞行过程,试验结果准确反映原型机的稳定与控制特性。低速风洞带动力模型自由飞试验验证了原型机的飞行控制律,预测了其大迎角失速/偏离特性,形成了飞行器气动/飞行力学/控制一体化风洞试验研究能力。     

微型涡轮发动机控制系统仿真及台架试验

在某微型涡轮发动机控制系统开发过程中，为研究该发动机控制规律，提出一种半物理仿真和台架试验结合的研究方法。设计了包含电子控制器在回路的半物理仿真试验，通过分析原控制逻辑以及起动过程存在的问题，提出对起动控制规律的改进和优化，开展了基于原配电子控制单元和工控机的台架试验，验证了优化后的控制规律，并将其应用于控制器开发。本文提出的方法可避免大量的实物台架试验，缩短控制器的研制周期。     

直升机/发动机系统综合控制半物理仿真

基于直升机/发动机系统综合控制半物理仿真试验平台,针对直升机/发动机系统综合模型和综合控制算法进行数字与半物理仿真试验研究.提出了一种串级PID(proportional integration differential)+扭矩前馈+总距补偿的系统抗扰控制算法,并提出了基于机载简化发动机模型的多模式综合实时优化控制算法.试验结果表明:所建立的 直升机/发动机系统综合开闭环模型能够模拟发动机从起动到慢车再到直升机飞行的整个过程,自由涡轮转速超调量和下垂量均在4%以内,在不同飞行条件下,动静态品质均满足设计要求.本文还进行了综合系统多模式优化技术的半物理仿真,结果表明所设计综合控制律的良好工程应用前景.      

基于RTW和嵌入式操作系统VxWorks的飞控系统半物理仿真实现

提出一个飞控系统半物理仿真方案。仿真系统基于嵌入式实时操作系统VxWorks，使用RTW工具箱将飞机的Simulink仿真模型下载到PCI04计算机平台，提高了半物理仿真的效率和可靠性。设计开发支持PC104嵌入式计算机的VxWorks板载支持包，研究RTW的代码生成过程，解决了实现该方案的关键技术。     

空空导弹仿真环境的构建

导弹的仿真试验是导弹挂飞和靶试前的关键性试验,是判断导弹是否具备试飞条件的重要工程依据.本文介绍的空空导弹仿真试验环境,可以在试验室条件下完成导弹的工作流程,为雷达型空空导弹的半实物仿真提供了重要的支撑平台     

飞机航空电子系统地面验证环境中的试验管理平台设计

航电系统的综合测试、验证和评估是与系统设计同等重要的系统研制工作。在地面对系统的功能和性能进行充分验证,可以大大缩短飞机试飞周期、减少试飞经费、加快飞机研制进度。为了完成在地面的验证／试验工作,就必须建立仿真／测试环境。在构建综合航电系统仿真／验证支持环境中,针对试验室的环境和配置复杂、试验内容和项目多的特点,设计技术先进、功能完善的试验管理平台,可以保障试验高效运行、使试验发挥充分技术水平。试验管理平台作为综合航电系统仿真／验证支持环境的重要组成部分,为验证综合航空电子系统设计的合理性、正确性起重要作用。本文介绍了飞机航空电子系统地面验证环境中试验管理平台的设计方法。     

飞机供电综合控制系统的仿真研究

对先进飞机供电综合控制系统进行了仿真研究。文中给出了一种典型的系统构型,并对系统进行了设备级和系统级的仿真,建立了供电综合控制系统半物理仿真试验模型。对系统进行了仿真测试,验证了供电综合控制系统方案的正确性、结构设计的合理性,完成了系统原理性的研究。