Design and experimental testing of a control system for a morphing wing model actuated with miniature BLDC motors

The paper deals with the design and experimental validation of the actuation mechanism control system for a morphing wing model. The experimental morphable wing model manufactured in this project is a full-size scale wing tip for a real aircraft equipped with an aileron. The morphing actuation of the model is based on a mechanism with four similar in house designed and manufactured actuators, positioned inside the wing on two parallel lines. Each of the four actuators used a BrushLess Direct Current (BLDC) electric motor integrated with a mechanical part performing the conversion of the angular displacements into linear displacements. The following have been chosen as successive steps in the design of the actuator control system: (A) Mathematical and software modelling of the actuator; (B) Design of the control system architecture and tuning using Internal Model Control (IMC) methodology; (C) Numerical simulation of the controlled actuator and its testing on bench and wind tunnel. The morphing wing experimental model is tested both at the laboratory level, with no airflow, to evaluate the components integration and the whole system functioning, but also in the wind tunnel, in the presence of airflow, to evaluate its behavior and the aerodynamic gain.     

神经网络及其在飞行器建模与控制中的应用

综述了近年来人工神经网络在飞行器系统建模与控制中的应用研究概况，首先给出了在系统建模与控制中的几种常用神经网络模型及其学习算法，进而介绍了人工神经网络在系统建模与控制，尤其是在飞行器建模，控制与故障分析中的应用现状，最后，就人工神经网络在解决飞行器非线性系统建模，智能控制和飞行故障分析方面的发展前景进行了讨论。     

基于RT—LAB的半实物仿真系统研究

半实物仿真是导弹研制过程中的一个重要环节,仿真实验可以最小的成本检验导弹各个部件的性能及工作的协调性。本文基于某型红外导引头半实物仿真系统,详细介绍了QNX下自制板卡驱动程序的开发方法、编程要点以及可能遇到的问题,给出了RT～LAB软件的使用方法以及仿真模型的搭建方法。研究表明,RT—LAB可以方便快捷地将Simulink模型应用于半实物仿真系统,使用QNX系统作为目标节点,提高了仿真系统的实时性、稳定性和可靠性。某型红外导引头的半实物仿真系统中的运行结果表明该系统运行稳定、可靠。     

航空发动机自适应建模技术研究

本文介绍了航空发动机自适应建模方法,并根据某型发动机高空试验实测数据对该型发动机数学模型及其部件特性进行了自适应修正,修正后的发动机模型计算结果与实测结果十分吻合,证明利用本文所介绍的方法可获得更为准确的发动机数学模型     

面向对象仿真建模的研究

本文主要从面向对象的建模和系统仿真建模两个方面对面向对象的系统仿真建模的一般过程进行了论述；使用该建模过程建立了飞控系统领域的系统建模仿真环境。     

Modelling and simulation of flight control electromechanical actuators with special focus on model architecting,multidisciplinary effects and power flows

In the aerospace field, electromechanical actuators are increasingly being implemented in place of conventional hydraulic actuators. For safety-critical embedded actuation applications like flight controls, the use of electromechanical actuators introduces specific issues related to thermal balance, reflected inertia, parasitic motion due to compliance and response to failure. Unfortu-nately, the physical effects governing the actuator behaviour are multidisciplinary, coupled and nonlinear. Although numerous multi-domain and system-level simulation packages are now avail-able on the market, these effects are rarely addressed as a whole because of a lack of scientific approaches for model architecting, multi-purpose incremental modelling and judicious model implementation. In this publication, virtual prototyping of electromechanical actuators is addressed using the Bond-Graph formalism. New approaches are proposed to enable incremental modelling, thermal balance analysis, response to free-run or jamming faults, impact of compliance on parasitic motion, and influence of temperature. A special focus is placed on friction and compliance of the mechanical transmission with fault injection and temperature dependence. Aileron actuation is used to highlight the proposals for control design, energy consumption and thermal analysis, power net-work pollution analysis and fault response.     

基于模型的载人航天器研制方法研究与实践

载人航天器具有系统规模大、技术难度高、单件小批量、无法通过多次飞行持续完善设计、可靠性要求高等特点。当前载人航天器研制中仍存在着参数化和模型化程度不高、基于模型的系统综合仿真验证不足、研制各环节缺乏数字化集成等问题，传统基于文本的系统工程方法已无法满足研制需求，亟需采用基于模型的系统工程方法。本文针对载人航天器的研制现状和应用需求，提出了面向载人航天器全生命周期的模型体系，定义了需求模型、功能模型、产品模型、工程模型、制造模型、实做模型等六类模型，提出了基于模型的研制流程，包含系统设计闭环验证、产品设计闭环验证、实做产品闭环验证3个验证环节，并深入探索了各研制环节中不同模型间的传递与关联关系。以某型号载人航天器为应用基础，系统地验证了提出的方法。     

IMPLICIT REPRESENTATION FOR THE MODELLING OF HYBRID DYNAMIC SYSTEMS

Differentmodels are proposed for the study ofhybrid systems that are composed of interactingcontinuous and discrete parts as,for instance,inRef.[1 ].Generally,the discrete part is modelledby an automation,and the continuous part by dif-ferent sets of state equations.Jump functions canbe added to represent the discontinuities.But noindication is given about the relations between thedifferent models and the jump functions.　　This paper isconcerned with the modelling forphysical systems with sw…     

基于多代理模型的航空发动机建模及优化方法

为了进一步提高航空发动机建模及优化方法的性能,本文提出了一种基于多代理模型技术的建模及优化方法。本文首先提出了一种新的代理模型全局误差估计方法,以此建立了新的多代理模型建模方法。然后提出了一种组合模型预测偏差估计方法,以此发展了一种基于多代理模型技术的优化方法。6个不同维度及不同训练集大小的解析测试算例的结果表明,本文所发展的建模方法相较于现有方法精度更高,本文所发展的优化方法相较于经典代理模型优化方法算法收敛性更强。同时变循环发动机稳态性能建模及加速燃油控制规律优化实例表明,本文所发展的方法在处理实际工程问题时,依旧可以表现出良好的算法性能。     

基于Hankel阵的荧光油膜灰度与厚度预测模型改进

针对荧光油膜灰度与厚度关系数据采集方法较为繁琐、耗时耗力这一问题,研究了基于Hankel阵的系统辨识算法,并在此基础提出了Hankel阵误差修正模型和Hankel阵高阶迭代误差修正模型等两种改进方法,利用了极少数据量建立模型,实现了对其余未知荧光油膜厚度值的预测,且保持了较高的精度。试验结果表明:基于极少数据量建模以预测该数据量外的数据点这一特殊背景下,插值法的外插能力显得并不适用。而传统Hankel阵预测模型的预测精度为76.69%,Hankel阵误差修正模型和Hankel阵高阶迭代误差修正模型的预测精度分别为85.69%和89.25%,较之传统方法预测精度分别提高了9%和12.56%,为荧光油流技术领域针对荧光油膜灰度与厚度建模问题提供了一种可行技术路线,具有一定的实际工程应用意义。      

飞机重心位置的计算分析方法

飞机重心位置对飞机的安定性和操纵性影响很大.不在飞机重心允许范围内装货或载客时,会使飞机操纵性和安定性变差,影响飞行安全.飞机重心位置计算分析是新型飞机研制、现役飞机加改(换)装设计等工程中必不可少的一个重要环节.以某型现役飞机进口短波单边带电台换装国产短波自适应/跳频电台工程作为研究对象,研究了基于力矩平衡法的飞机重心位置计算方法,计算了该型飞机换装短波电台后空机重心位置.计算结果表明,该型飞机进口短波电台换装国产短波电台后,空机状态下的重心位置满足重心允许范围要求.     

飞行仿真系统的建模与验证

主要介绍了模型的研究领域和定义，并以飞行模拟器飞行系数数学模型为例，说明了实际－理论模型－计算机模型的建立过程，以及飞行系统的建模、编程、数据的选取及预处理等对飞行模拟器逼真度的影响。     

基于部件分解法的运载火箭RCS仿真计算方法

为估算运载火箭的RCS（Radar Cross Section,雷达散射截面积）,采用部件分解法对运载火箭进行电磁散射几何建模,根据飞行过程中运载火箭和雷达的几何关系建立雷达照射目标视线角的计算模型,并运用高频散射理论提出运载火箭RCS的仿真计算方法;最后,对运载火箭的静态RCS和动态RCS进行仿真计算与分析.结果表明：对运载火箭电磁散射几何建模合理可行,提出的火箭RCS计算方法可以满足工程应用需要.采用该方法仅修改几何建模中的模型结构和部分尺寸参数即可方便计算不同型号运载火箭的RCS特性,可以为航天测控雷达系统设计和布站优化提供依据.     

物理启发的深度学习模型及其在热端部件散热中的应用

热端部件散热是众多空天设备的关键技术。表面温度分布是散热设计中用到的重要信息,常规的解析建模手段和机器学习方法均无法有效地表达此类高维信息。近年来兴起的图像深度学习算法是解决表面温度信息预测的有效手段。然而,现有的基于大数据的深度学习方法往往对于物理数据和小样本数据不适用,体现为泛化精度差、数据兼容性差、可解释性差。因此,有必要结合传热的先验知识发展物理启发的新型深度学习算法,以增强高自由度、高复杂度散热对象上的设计能力。本文基于卷积算子和有限差分求解方式的类比关系,提出了一种物理启发式的循环卷积神经网络。以横向出流的冲击冷却为例,开展了变计算域大小、变工况、变尺寸的批量数值模拟,获取了冲击冷却关键特征的小样本图像数据。进一步通过神经网络的训练,构建了多参数、大范围内有较好拟合能力的温度、传热系数、压力代理模型。研究结果表明,本文提出的物理启发神经网络模型,对于计算域大小没有限制,可以统一表达不同空间范围内获取的物理数据的共性规律。模型的各类超参设定均具有明确的物理意义,且与经典的微分方程求解理论有一定的类比关系,增强了神经网络调参的方向性。通过传热物理规律与黑箱模型的融合,本文实现了小样本多参数物理数据的共性建模。该方法可以迅速重构热端部件的高维分布信息,可服务于热端部件的快速分析设计以及优化。     

基于MBSE的飞机大部件智能装配能力建设方法

飞机大部件智能装配能力建设涉及领域多、范围广,多学科、多专业交叉融合特点显著,是一项复杂的系统工程。近年来,飞机智能装配能力建设已实现相当程度的单点技术突破与应用,但并未达到全局最优,亟需采用科学的方法对智能装配体系能力建设进行整体规划与全局优化。提出采用基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering,MBSE),科学开展飞机大部件智能装配体系能力建设的方法研究,逐级明确、细化智能装配能力建设需求与技术方案,构建相对应的数字模型并采用仿真技术进行不断验证、迭代优化,最终实现智能装配能力效能的最大化。     

用于飞行仿真的空间大气紊流场生成与应用研究(英文)

研究了三维空间大气紊流场生成及其在大型飞机实时飞行仿真中的应用。分析了针对大型飞机飞行仿真的扰动风场的建模需求。通过在频域空间直接进行蒙特卡罗法随机抽样,经三维傅里叶逆变换获得空间大气紊流场。采用Von Karman模型,更加准确地描述大气紊流场特征。运用傅立叶变换的复共轭对称特性,保证最终生成实的紊流场。通过无因次化方法解决了变尺度和变强度的紊流场生成问题。针对生成的空间紊流场设计了紊流梯度的计算方法。针对飞机连续穿越紊流场的问题,提出基于空间对称扩展的紊流场扩展方法。经时域相关性检验证明,基于该方法生成的紊流场与传统时域方法相比,具有较好的空间互相关特性。最后针对Boeing747飞机,给出了一个在空间紊流场中的飞行仿真实例。与传统质点化模型的仿真结果相比,基于空间紊流场和四点模型的算法更能表现出飞机穿越紊流场飞行的随机特性。     

燃气轮机分布式仿真的现状与展望

燃气轮机仿真正在从单一的、定制的仿真程序,向多学科综合的、适应各种需要的仿真环境发展。由于燃气轮机各个部件模型通常使用不同的编程模型和编程语言,需要在系统层次采用统一的编程模型来进行集成,同时屏蔽编程语言的差异。本文从编程模型的角度出发,对各种分布式仿真技术进行比较分析,并介绍了国内外燃气轮机仿真的发展现状。最后对国内燃气轮机分布式仿真的发展方向进行了探讨。     

关于两方程湍流模型的考虑

通过对两方程湍流模型的分析,提出了在主流区或远壁区用两方程模型,近壁区用代数湍流模型的思路,即所谓的“双层”模型概念。通过对平板湍流附面层的计算表明,这种分层计算措施获得的速度分布、壁面剪切力较单纯应用低雷诺数两方程湍流模型时的结果准确。对非均匀来流条件下90°弯管内高湍流度流场的计算表明,双层模型可获得更加准确的速度分布。从而表明本文提出的分层计算措施是有效的,可满足工程计算要求。      

PDM系统中权限管理方法的研究与应用

总结了PDM权限管理特点,重点讨论了PDM中权限的集合定义和用户权限判定的函数表示,在分析产品数据分类、企业用户组织模式和权限分类的基础上,提出了基于产品数据分类的权限管理模型,并给出了该模型的应用实例.该模型较好地协调了产品数据共享和保护两方面的需求,并且权限控制逻辑条理清楚,易于实现.