综合化飞行器管理计算机技术研究

目前国外新一代飞机的设计中,为进一步提高飞机的性能,同时降低系统费用,采用飞行器管理系统综合管理包括飞行控制、发动机控制、机电公共设备管理等飞机平台的功能.飞行器管理系统核心是飞行器管理计算机,细粒度可配置飞行器管理计算机不同于以往基于通道容错的计算机系统,它是基于模块级容错的计算机系统,细粒度可配置飞行器管理计算机设计利用综合化技术,通过采用通用的、标准的模块,提高系统的可靠性和可用性.它既要具有飞行控制系统的多余度安全,同时又需要满足发动机控制、机电管理等不同系统、不同余度配置的安全要求.另一方面飞行器管理计算机从系统结构、容错技术等方面要适应不断变化的微电子技术和计算机技术的发展,保持飞机平台具有相对的稳定性,更要具有灵活的系统配置能力.主要介绍了细粒度可配置飞行器管理计算机体系结构、软件要求、容错结构的实现.     

碟形飞行器过驱动饱和系统的吸引域估计

为获得碟形飞行器过驱动饱和系统的吸引域估计,首先采用控制分配方法使双执行器控制系统简化成单执行器控制系统,然后运用线性二次调节方法设计反馈控制律,并通过计算机迭代获得尽量大的系统吸引域,分析了不同控制分配策略下影响系统吸引域大小的原因。仿真结果表明了该方法的有效性。     

低空突防实时航迹规划计算机方案设计研究

地形跟踪/地形回避、威胁回避(TF/TA2)实时航迹规划计算机是综合TF/TA2低空突防系统的控制核心.系统按照由它产生的最优航迹产生制导指令,并控制飞行器按此最优航迹完成突防任务.本文提出了一种实时航迹规划计算机的设计方案.该方案采用由共享存储器耦合的三个智能模块(即智能总线接口、航迹规划处理机和数据处理机)并行运行的结构,以提高系统的运行速度,满足低空突防对航迹规划计算机的实时性要求.其中,航迹规划处理机和数据处理机的双机互备份降级运行方式提高了系统的可靠性.此外,以闪存为存储介质的内存数据库使系统检索和读取机载数据的速度大大提高,且闪存的非易失性保证了机载数据的可靠性.     

短距起飞垂直降落飞行器飞行品质研究

根据短距起飞垂直降落(STOVL)飞行器的特点,研究了STOVL飞行器在飞行品质方面的特殊要求。在总结AGARD 577和MIL-F-83300飞行品质规范的基础上,分析了STOVL飞行器在过渡和悬停状态下对俯仰、滚转、偏航的控制效能要求,以及阻尼比和频率要求。计算了某STOVL无人飞行器在过渡状态下的部分性能和飞行品质,分析了其纵横向稳定性,并根据飞行品质要求提出了一些建议。     

飞行控制计算机中的BIT技术及其测试方法

随着电传飞行控制系统的加速发展,对于系统的可靠性要求越来越高,为提高其可靠性,采用了机内自检测(Built in test,BIT)技术,实现分系统级或者功能单元级的功能及性能自检测、自诊断。飞行控制系统中BIT的许多功能都是由飞行控制计算机产生和控制的。介绍了飞行控制计算机中的BIT,可以实现飞行控制计算机的自检测,提高其可靠性。     

飞行器智能结构系统研究进展与关键问题

 飞行器智能结构是由传感器、驱动器、控制元件和基体结构组成的集成系统,它具有承载、检测、判断与动作等功能,可显著提升飞行器的性能。根据国内外飞行器智能结构系统研究的最新进展,论述了飞行器结构动力响应主动控制、智能机翼、旋翼以及飞行载荷谱监测与结构损伤诊断等的基本原理与技术问题;指出了飞行器智能结构系统研究在埋入式功能元件、复杂非线性多场耦合系统的动力学建模与控制以及智能结构系统中的损伤和失效问题等方面所面临的关键技术问题和挑战。     

抗ARM攻击告警诱偏系统时序控制方法

针对诱偏系统由于站间距离、时序控制等因素造成诱饵信号、雷达信号在时域上存在差别,无法对反辐射导弹(anti-radiation missiles,ARM)进行有效诱偏的问题,提出了告警诱偏系统时序控制模型及近似模型,通过时序控制使各诱饵信号到达ARM雷达口面的时刻近似相同,大大减少了诱饵信号前沿超前时间,增加了ARM前沿检测区分信号的难度。根据ARM前沿检测区分信号能力,分析了传统时序控制方法下典型诱偏系统的有效诱偏区域;利用告警雷达提供的ARM位置信息,提出告警诱偏系统时序控制模型;根据实际告警雷达工作性能,提出告警诱偏系统时序控制近似模型。仿真试验验证了该方法的有效性和实用性。     

航模直升机飞行控制系统的设计与实现

针对40Kg级的航模直升机的技术特点,构建了飞行控制系统的硬件架构,研制出来了基于DSP和ARM双CPU系统的飞控计算机;详细介绍了基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的DSP/ARM双系统的机载飞控软件架构和功能模块;最后,鉴于直升机控制的技术难度和航模直升机特殊的飞行特点,对航模直升机的控制思想、控制策略以及飞行试验提出了自己的认识和实施路线。     

波音直升机公司的先进飞行控制技术

在过去十年中,对直升机的任务要求及使用环境、场合的要求变得更为苛刻了,如需在夜间、恶劣气候条件以及在强烈的电磁干扰环境下工作,又如要求在战场上从事高度进攻性的任务及全天候的侦察、攻击等。这些要求促进了直升机飞行控制技术的发展,以飞行控制系统作为核心,综合其他系统形成飞行器管理系统,提高直升机飞行的安全性和可靠性,改进操纵品质和结构的载荷响应,增强执行复杂、综合性任务的能力,减轻驾驶员的负担。     

随钻测斜用微小型导航计算机系统设计与实现

为了满足随钻测斜仪器在油气井中恶劣环境下的测量要求,本文提出了一种以数字信号控制器（DSC）和FPGA组成的双CPU导航计算机方案。该系统由DSC（dsPIC30F6014A）作为核心处理器完成导航计算和滤波算法;由FPGA完成对IMU（惯性测量单元）数据的采集控制及传输等功能。DSC与FPGA之间通过串口传输,最终导航结果由DSC输出给外部控制设备。该系统很好的满足了随钻测斜仪的性能尺寸要求,试验验证结果表明倾斜角、方位角、和工具面角均达到了预期精度指标。     

三轴式无人旋翼飞行器及自适应飞行控制系统设计

设计了一种操控简便的三轴式无人旋翼飞行器,由三组共轴双旋翼组成,各旋翼由直流电机直接驱动,只需调节各电机转速就能控制旋翼飞行器运动姿态和轨迹。为使三轴式无人旋翼飞行器飞行控制系统设计得到有效验证,研究了旋翼飞行器的飞行动力学非线性建模,运用叶素动量理论建立了共轴双旋翼变转速旋翼载荷计算方法,分析了旋翼入流分布对共轴双旋翼气动载荷模型的影响,通过试验验证了共轴双旋翼气动载荷计算模型的正确性。由于旋翼飞行器飞行动力学模型的非线性及未建模动力学的影响,难于建立非常精确的数学模型,给飞行控制系统设计带来了挑战。本文根据旋翼飞行器飞行动力学非线性模型推导出了旋转动力学模型逆和平移动力学模型逆控制器,利用神经网络在线自适应修正模型逆误差,采用线性PD或PI控制器调节指令跟踪误差,应用由向心回转和垂直上升组合的机动科目进行了仿真验证,给出了具有外界阵风干扰模拟的仿真结果,表明所设计的飞行控制系统具有自适应性和鲁棒性,能实现精确的轨迹跟踪控制。     

基于DSP和单片机的刀具监控系统设计

根据刀具监控系统数据采集量大，计算量繁重以及对实时性要求高的特点，采用单片机和DSP并行处理的双CPU处理方案对系统进行设计，即该系统由并行运行的两个子系统构成：基于单片机80C196KC的信号采集及控制功能子系统负责反映刀具状态的各路信号的采集和各种控制功能；基于DSP TMS320C32为核心的信号处理子系统负责信号处理和刀具状态值的估计。此方案充分利用了DSP运算能力强和单片机控制能力强的优点，实现了系统的快速运算和实时控制功能。     

新一代飞行器导航制导与控制技术发展趋势

系统梳理了航空导航制导与控制技术的国内外发展现状,通过需求牵引、原理机理、产品实现、应用服务等方面的对比,分析了存在的差距并剖析了原因。在航空飞行器支撑体系化协同作战的大背景下,将网络化、体系化、智能化要求作为技术发展目标,在支撑新质作战概念、高精度自主导航、多体协同飞行器控制、新一代核心器件研发、下一代飞行器控制管理统一架构5个方面提出了导航制导与控制技术未来的发展重点和方案路线,最终在技术和管理2个层面提出行动建议,为引导中国优势创新资源有效联合,面向未来装备发展需要推进国防科技迈向高质量发展道路提供参考。     

亚轨道飞行器着陆段控制系统研究

亚轨道飞行器的着陆轨迹分四段给出。根据航迹倾角的变化律及动压变化得出迎角的变化律,并以此作为制导律。控制系统的纵向系统采用比例积分控制的自动驾驶仪,通过操纵升降舵控制迎角变化实现。侧向控制系统通过操纵方向舵和副翼来确保系统稳定。最后,在Matlab/Simulink中对亚轨道飞行器控制系统进行了系统仿真。仿真结果表明,该系统可以满足亚轨道飞行器进场着陆段的要求,具有良好的控制效果。     

基于模型的载人登月飞船系统设计应用探讨

针对载人航天任务设计难度大幅增大和技术状态倍增的问题,采用基于模型的系统工程方法对载人登月飞船系统进行正向设计和应用研究.首先,按照基于模型的系统工程设计思路,从利益相关方和核心业务目标出发,逐项分解出任务需求;通过功能分析对问题域的功能点进行定义,形成系统需求;根据系统需求和飞行器通用功能将功能要求落实到系统组成和内...     

基于ARM的坐标测量机控制器核心板的设计

针对以ARM和DSP为架构的坐标测量机控制器,提出了一种在硬件上采用核心板结合底板的设计思路,设计了以TI公司的一款ARM芯片AM1707为主芯片的坐标测量机控制器核心板,通过Code Composer Studio集成开发环境编写程序测试验证了此板卡的功能,并在坐标测量机上进行了实际控制。     

先进飞机中燃油系统的综合化控制与管理

机载机电系统的综合管理与控制逐渐成为现代飞机发展的必然趋势.论述了机载机电系统以及机电公管计算机(USMC)对燃油系统的控制与管理功能,介绍了双余度的机电公管计算机对燃油系统的控制方法,介绍了机电系统的主要子系统之一--燃油测量系统的工作原理,详细地分析了燃油系统各油箱油量的采集及测量方法,论述了机电公管计算机对燃油系统的供油/输油控制、加/放油控制、热负载控制等功能.说明了随着电子技术飞速发展,各机电子系统相互独立,各自为政的状况已不能满足日益发展的新一代战机的要求.开发出机电综合控制与管理系统,实现机电系统的统一调度与全局控制,实现各子系统之间的信息共享,满足系统的小型化要求,是新型战机发展的必然趋势.     

某型飞行器全静压检测系统的设计实现

提出了以8031单片机为控制核心、基于振动筒式压力传感器的飞行器全静压自动检测系统的应用设计,论述了系统的构成和工作原理,对系统硬件电路和软件流程设计作了说明,给出了编程示例。系统设计的实现提高了飞行器全静压检测系统的自动化程度,具有检测速度快、精度高、判读直观,可靠性高和操作简单的特点,在实际测试中运行良好,性能稳定,具有良好的应用前景。     

基于ARM下VxWorks的嵌入式车载图形系统设计

为了实现嵌入式车载系统设计,采用软硬件协同设计技术路线。研究了基于ARM9的S3C2410处理器为核心的嵌入式车载软件的运行机制,包括系统硬件初始化,VxWorks操作系统内核的配置与装载,Vxworks下的LCD显示技术和触摸屏控制技术的应用实现车载仪表信息的显示与交换功能,并通过VxWorks多任务的进行控制。通过实验测试,系统随时进行车载娱乐、自主导航、信息查询等功能。方案实时性好,操作方便。     

提高实时应用软件可靠性的新途径

飞行器飞行时间短,试验成本昂贵,试验成败意义重大。为了确保试验顺利进行,通常实时应用软件的可靠性指标定为99%以上。目前计算机双网络和硬件"双工热备份"体系结构在硬件上已面临性能上的"瓶颈",难以从硬件平台上再度提高实时应用软件的可靠性。现行计算机体系结构由于双机软件完全一致,一旦软件系统出现故障,会使双工系统同时瘫痪,甚至导致试验失利。本文针对实时应用软件强实时性、高可靠性要求,研究建立功能完善的实时应用软件双工系统的方法。