一体化实时仿真平台技术的发展与展望

对一体化实时仿真平台技术的国内外现状进行了分析,对一体化实时仿真平台技术的几个主要技术难点进行了论述,包括一体化实时仿真平台总体技术、通用仿真建模技术、一体化支撑技术、一体化仿真应用技术等。最后,对一体化实时仿真平台的未来发展进行了展望。     

无人机半物理飞行仿真试验平台设计

本着方便、实用、经济的原则,利用现有的计算机辅助软件,建立了无人机的一体化仿真试验平台。基于该试验平台建立了飞控设计的规范流程,实现了飞控的工程化、一体化设计。根据该试验平台和规范流程,以一架小型飞机为对象,完成了气动力估算和数值模拟,建立了动力学模型,经过线性化设计了纵向控制器,并对控制律进行了实时仿真和飞行试验验证。     

NLFDS一体化仿真技术及其在飞行仿真中的应用

NLFDS一体化实时仿真技术及其可视化、智能化是近年来系统仿真领域的发展方向之一。本文给出了一个工程型的NLFDS一体化仿真软件包，介绍了其功能及在飞行仿真中的应用，包括一体化仿真建模环境及应用分析等。仿真结果与理论解相一致，表明，软件包设计合理，仿真一体化效果好、实用，是一个多层次、多任务、高效率综合研究和检验NLFDS特性的仿真工具。应用研究结果对飞机重装空投特性预研有参考价值。     

海军武器装备仿真与试验一体化

通过分析一体化试验方法的趋势,研究半实物仿真试验技术、试验鉴定一体化的若干问题,包括一体化研究的内容和技术途径。在靶场试验中以外场试验信息验证仿真试验的结果,以科学可信的仿真试验进行精度评估、作战效能评估,加速海军武器装备的研制定型。     

某型反舰导弹控制系统半实物仿真软件设计

利用 dSPACE 仿真平台进行某型反舰导弹控制系统半实物仿真软件设计,比较传统方法具有方便、高效、精确等优越性。简要介绍了 dSPACE 实时仿真平台及其软件环境,并提出了半实物仿真软件系统的具体设计方案。     

飞行动力学系统一体化实时仿真技术研究

给出了一个工程研究型的飞行动力学特性一体化实时仿真软件包，验下了可行性。结果表明，该软件包具有一体化、多功能、通用性强、数学模型库较完备、易扩充开发、仿真精度和效率高、实时性较好、用户界面友好等特点，是一个多层次高效率综合研究飞行动力学特性的仿真工具。仿真应用的研究结果，可用于飞机重装空投飞行特怀之研究。为适应国内微机一体化仿真之需要，可在微机及微机为主控处理机的仿真器运行，对提高现有微机的实时仿     

飞行器再入时GNC系统一体化仿真研究

首先建立了飞行器再入时制导、导航和姿控ＧＮＣ系统一体的六自由度数学仿真模型。然后对如何消除控制系统和运动方程的交连影响和导航误差给落点精度带来的影响进行了分析和讨论同时还研究了六自由度弹道计算对导引和制导规律的影响，最后对飞行器再入时如针制导，导航和姿控系统组合在一起进行六自由度数学仿真进行了分析和研究，并讨论了一体化仿真可怕一些问题。     

空地一体化技术在IFTD试飞中的应用

发动机表明符合性试飞科目飞行中推力确定（In Flight Thrust Determination, 简称IFTD）试验点多、耗时长、费用高。为提升试飞架次效率和地面监控力度,降低架次成本,基于FLIGHTLAB软件开发了面向物理的空地一体化仿真模型系统,并采用卡尔曼滤波和遗传算法对模型输入数据进行了实时处理和动态优选,最后基于QT开发了空地对比监控界面在某型号IFTD试飞中进行了应用。经验证,所建空地一体化仿真模型能够有效对某型号的发动机运行和动力学响应进行模拟,发动机各项参数的平均误差约为3%,采用的数据实时处理和动态优选算法能够良好地匹配空地一体化仿真模型系统,使系统有效运行,在IFTD试飞中,仅两个架次就为试飞节约燃油约3 t;本次应用表明,空地一体化技术,在飞行前能够为试验点可达性分析和试验点优选构型分析提供支持,在飞行中为试飞监控减轻负担。     

基于故障注入的实时嵌入式软件仿真测试技术研究

由于强实时性、参与闭环控制、软硬件耦合及可靠性要求高等特点,飞行控制系统嵌入式软件在软件研制、测试及验收阶段往往缺少动态测试环境。本文在仿真测试技术基础上,针对飞行控制系统嵌入式软件的特点与测试需求,进行了基于故障注入技术的仿真测试技术研究,设计了一种实时嵌入式软件仿真测试平台方案。     

基于STK的卫星视景仿真软件的设计与实现

基于STK和STK/Connect模块构建了卫星实时仿真系统框架。以VC＋＋6.0为平台开发了卫星实时视景仿真软件,并详细给出了VC和STK集成、仿真数据的发送解析、仿真时间同步等关键技术的实现步骤。该软件利用UDP/IP协议接收数值仿真机广播的卫星仿真数据并进行解析,通过STK/Connect模块发送指令,实时驱动STK进行二维和三维视景渲染,实现了卫星在轨运行状态的实时视景显示。     

某型无人直升机飞控系统仿真研究

介绍了某型无人直升机飞行控制系统半实物仿真系统的组成、原理和实现方法。在仿真系统中，采用Windows平台实现了无人直升机飞行动力学模型的实时解算，解决了在多任务平台上进行实时仿真的关键问题。通过对某型无人直升机飞行控制系统半实物仿真结果的分析和研究，确定了无人直升机飞行控制规律，并整定了控制参数。     

民机自动飞行模式设计规范与适航性分析

民机自动飞行系统对降低飞行员工作负荷、提高飞行安全性具有重要作用.分析了自动飞行系统飞行模式设计的相关适航规范要求,研究了模式设计的基本方法和软件开发工具,以及适航符合性验证方法.开发了一种飞行模式设计与仿真平台,基于MATLAB/Stateflow设计飞行模式及其切换机制,采用MATLAB/GUI接收驾驶员操作输入,并调用飞行动力学模型进行实时仿真.形成一个集模式设计、仿真和验证一体化的闭环平台,可用于民机飞行模式的设计和适航性分析.     

自动攻击引导可视化仿真系统软件设计

对可视化仿真相关的MultiGen Creator建模技术以及Vega Prime的实时渲染技术进行了深入研究。通过实时网络接收飞行仿真得到的数据,驱动飞机模型,实时更新位置、姿态以及虚拟仪表显示,实现了自动攻击引导可视化仿真系统。     

推力矢量飞机自适应控制系统仿真平台研究

研究了具有自修复功能的推力矢量飞机自适应控制系统的结构功能特点,研究了RHO优化控制算法实现在线控制器设计,利用MSLS辨识算法实现在线飞行参数辨识和等价空间算法、传感器信息融合技术和概率统计理论实现FDI算法。并且根据系统各个部分的算法,采用面向对象技术语言VC 6.0和三维图形语言OpenGL开发了仿真平台,利用仿真平台实时演示了飞机存在舵面故障情况下的飞行控制系统运行仿真,解决了飞机飞行过程中存在舵面损伤和气动参数变化的问题,该仿真平台可以根据需求进行飞机故障加载,具备完备的推力矢量飞机自适应控制系统仿真功能。     

航空发动机故障诊断装置硬件在环实时仿真平台

硬件在环仿真是将算法由理论转为实际应用的重要步骤,而针对航空发动机故障诊断算法的硬件在回路仿真平台的研制目前还处于初级阶段。基于已有的民用大涵道比涡扇发动机非线性模型,利用基于x PC的自动代码生成技术,搭建了基于工控机与DSP的故障诊断装置硬件在回路实时仿真系统,并对平台的性能参数、使用流程进行了说明。提出了1种故障诊断算法并进行了硬件在回路验证。针对搭建的平台,提出1种故障诊断算法的评价标准。     

实时网络技术在飞机航空电子地面仿真/验证中的应用

随着现代飞机航空电子系统的综合化程度的提高和系统功能的增强,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。为了完成飞机航空电子系统在地面的仿真/验证/试验,必须建立航空电子仿真/验证环境。我们在多个型号和课题的航空电子系统地面综合试验中,成功地研制开发了航空电子综合仿真/测试系统,组建了航空电子仿真/验证环境,在构建试验环境中,我们采用了先进的实时网络技术,为飞机航空电子系统的地面验证/试验提供了高效、安全、可靠、实时的数据通讯传输平台。本文介绍了实时网络技术及其在飞机航空电子地面仿真/验证中的应用,并重点就实时网络通讯的模块化设计思想做一阐述。     

一体化的航空电子专家仿真系统

本文阐述一个集成仿真环境—IESAS系统(Intergrated Expert System For Avionics Simulation),一体化的航空电子专家仿真系统的设计原理和设计方法。论述了仿真系统的一体化,及在一体化的仿真系统中对专家系统的引入,并具体讨论了IESAS中的专家管理系统的组成。在该仿真环境下,用户可以在系统提供的良好的用户界面下进行仿真试验管理和进行仿真结果处理。     

航空发动机部件级模型硬件在回路实时性验证

为了验证航空发动机部件级模型作为机载模型的实时性,开展部件级模型的硬件在回路试验。根据AIR4548A燃气涡 轮发动机实时建模标准,建立了单轴涡喷发动机部件级实时Simulink模型;基于模型设计方法和自动代码生成技术,将该模型集 成到全数字仿真平台FWorks;将验证后的模型代码集成到硬件在回路平台的电子控制器实物中。进行了全数字仿真和硬件在回 路仿真验证。结果表明：全数字仿真结果验证了部件级模型的准确性和代码生成的正确性;在硬件在回路的开环仿真结果中,该 部件级实时模型单步最大运行时间不超过2.7 ms,可以作为模型基控制、故障诊断、健康管理和性能寻优控制等技术的机载模型。     

VMIC实时网络在导弹半实物仿真中的应用

实时通信技术和同步算法是半实物仿真系统的关键技术。本文针对某型导弹半实物仿真系统强实时性的设计需求,选择VMIC反射内存卡来搭建仿真系统通信网络平台。采用基于VMIC虚拟共享内存软件中间件的设计方法,提出服务器、客户机和监听机3种工作模式,完成了整个实时网络通信程序的开发,解决了实时通信和时钟同步问题。平台仿真结果表明,该半实物仿真系统具有很好的实时性,仿真周期内没有出现数据错帧和丢帧现象,保证了系统数据通信的同步,对导弹武器系统研制具有重要的应用价值。     

基于FMI的飞行器分系统多源异构模型一体化仿真

针对飞行器设计领域各个分系统独立建模设计,产生的多源异构模型难以进行联合数学仿真的问题,提出了采用FMI构建多源异构模型的通用通信接口,从FMU模型封装与联合仿真两方面,给出了一种一体化仿真平台解决方案。以实际项目为背景,验证了平台的兼容性和扩展性。为控制专业的设计工作提供了新的平台,解决了各分系统研发单位之间模型级交流的困难与障碍。同时使控制专业设计人员仅需要了解分系统原理,而无需完全细致了解模型内部结构甚至自行建模,就可以进行设计验证工作,缩短了产品研制周期。