飞机燃油系统实时故障诊断专家系统研究

对于飞机燃油系统故障诊断问题,提出了一种利用专家系统进行飞机燃油系统故障诊断的新方法。通过构建专家系统知识库和推理机,同时利用LabVIEW工具建立了相应的软件环境,开发了飞机燃油故障诊断系统。仿真结果表明,该系统很好地发挥了专家系统的智能性,能够快速准确地诊断出燃油系统的故障,并能提出有效的重构方案,完全适合于飞机燃油系统的故障诊断。     

民机驾驶舱显示触控系统人机工效综合评价

未来民机驾驶舱将广泛采用触控技术,但目前尚未形成针对民机驾驶舱显示触控系统的人机工效评价体系与评价方法。针对上述问题,首先梳理民机驾驶舱显示触控系统相关的现行标准与规范,结合适航规章中人为因素考察项,提出民机驾驶舱显示触控系统人机工效评价指标体系。其次,考虑到评价指标的模糊性与灰色性,基于灰色关联分析,对传统模糊层次综合评价算法从数据集结处理和指标权重确定两个方向进行改进,通过构造专家信度系数修正秩次矩阵,实现专家认知特性的定量描述,建立民机驾驶舱显示触控系统人机工效综合评价模型。最后,结合ACROSS项目下的民机驾驶舱显示触控系统人机工效评价试验案例,分析驾驶舱显示触控系统配置策略对系统人机工效的影响,验证了评价体系与评价方法的适用性和合理性。     

基于神经网络和专家系统的电传操纵系统故障诊断

提出了一种神经网络与专家系统相结合的故障诊断方法,研制了相应的诊断模块,并在某型飞机电传操纵系统的故障诊断中得以实现。在实物仿真和实际诊断实例中,该诊断模块均达到了很好的效果。从而证明了所提出的方法作为一种诊断策略,可作为飞机电传操纵系统快速故障诊断的基础。该故障诊断方法可推广应用到其它同类飞机的故障诊断当中,为现代航空维修保障的故障诊断提供了一条有效的新途径。     

某型发动机战斗与训练状态控制技术研究

简要介绍了对某型航空发动机在外场使用过程中,实施战斗与训练状态控制的方法及其相应的控制装置。加装该装置的目的是对发动机在平时训练时,实行降负荷使用,以提高飞行安全性,而在作战需要时,可恢复发动机原有状态,以发挥发动机最大潜能。控制装置由单片微机组成,具有自检和故障检查能力。通过试飞和试用证明,控制装置改装简单、工作可靠,取得了满意的效果。      

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。     

Robust adaptive fault-tolerant control of a tandem coaxial ducted fan aircraft with actuator saturation

This paper is concerned with the robust adaptive fault-tolerant control of a tandem coaxial ducted fan aircraft under system uncertainty, mismatched disturbance, and actuator saturation. For the proposed aircraft, comprehensive controllability analysis is performed to evaluate the controllability of each state as well as the margin to reject mismatched disturbance without any knowledge of the controller. Mismatched disturbance attenuation is ensured through a structured H-infinity controller tuned by a non-smooth optimization algorithm. Embedded with the H-infinity controller, an adaptive control law is proposed in order to mitigate matched system uncertainty and actuator fault. Input saturation is also considered by the modified reference model. Numerical simulation of the novel ducted fan aircraft is provided to illustrate the effectiveness of the proposed method. The simulation results reveal that the proposed adaptive controller achieves better transient response and more robust performance than classic Model Reference Adaptive Control (MRAC) method, even with serious actuator saturation.     

基于Petri网的飞机交流发电机故障诊断系统研究

针对目前飞机交流发电机故障诊断专家系统存在的知识表示复杂、诊断速度慢等问题,基于故障Petri网方法来进行知识表达,以快速准确对故障进行诊断,首先利用故障Petri网来建立飞机交流发电机的故障诊断模型,然后采用关联矩阵和状态方程的推理算法进行故障诊断推理,提高了推理速度,易于编程实现。最后通过实例分析验证了该方法的可行性和有效性。     

电子式飞行仪表系统与GPS导航系统交联关系设计与实现

在简要分析某型飞机上原装LTN-211奥米加导航系统与EFIS-74电子式飞机仪表系统交联特性和Trimble 2101I／0型GPS导航系统输出特性基础上,设计了该型机LTN-211换装Trimble 2101I／O后EFIS-74与Trimble 2101I／O新的交联关系。实际应用表明：所实现的EFIS-74与Trimble 2101I／O交联关系全面、正确,提高了该型飞机的整机导航能力。     

基于多Agent协同诊断的飞机液压系统综合监控技术

 通过对智能化诊断技术的研究,提出将人工智能多智体（Agent）技术应用于飞机液压系统综合监控系统中。构建了基于多种油样分析的多智体协同诊断专家系统方案,并开发了飞机液压系统状态监控专家系统（AHMES1.0）,应用于飞机液压系统的磨损故障监控。专家系统由污染分析Agent、理化分析Agent、铁谱分析Agent、光谱分析Agent、融合诊断Agent及综合诊断Agent构成,综合诊断Agent负责控制和管理其他Agent进行协同诊断。根据飞机液压系统诊断的实际情况,给出了各Agent的诊断规则。最后用实际的故障案例进行了验证,表明了多智体协同诊断的有效性。     

基于高阶等效系统的飞行品质辨识方法

为了得到电传飞机的本体参数,分离出控制系统的影响,提出了一种高阶等效系统的概念。通过将电传飞机的传递函数分成飞机本体的短周期运动模型和等效控制系统模型两部分,讨论和分析了1G构型传递函数的仿真数据基于高阶等效系统模型的参数辨识原理。计算结果表明,高阶等效系统的辨识方法是可信的,可以得到电传飞机的本体动态参数。     

基于粗糙集理论的飞机供电系统诊断规则提取

 为有效解决飞机供电系统故障诊断专家系统在知识获取方面的“瓶颈”，在对某型号飞机供电系统进行故障模式分析的基础上，利用粗糙集理论不需要提供待求解问题所需处理的数据集合之外的任何先验信息的特点，提出了一种诊断规则的自动获取方法。在运用粗糙集理论对故障样本集进行属性约简和值约简的过程中，针对“不确定测量状态”提出了改进的约简规则。通过在交流一次配电子系统上的验证分析表明，该方法具有较强的容错能力，可有效地约简知识，自动获取规则，且规则具有正确的逻辑意义。该方法为飞机供电系统故障诊断专家系统由理论验证向实际应用的转化提供了可行性。     

飞机的全局稳定性分析和非线性控制

现代军用飞机常设计为在大迎角下飞行。此时飞机是一个高度非线性系统，其稳定特性不能用线性方法求解。而实现控制，特别是在非线性不稳定性的情况下，更是十分困难的。本文介绍了一种综合的分析飞机非线性稳定性和控制的方法。即用分岐理论来决定飞机的全局稳定性。用四阶龙格－库塔积分来计算飞机运动的平衡面和分岐点，并构造运动状态的扰动传播矩阵，而此矩阵的特征值可用来预测稳定性的时变性。此外，还利用扰动传播矩阵来求得为满足规定的飞机反应特性（通常由频率和阻尼表示）所需的操纵，即各操纵面反馈回路的放大系数值。对典型飞机的算例计算结果表明，非线性控制是成功的。     

基于改进的BP算法在飞机压力加油系统中的仿真与应用

将一种改进了的BP神经网络算法应用于飞机压力加油系统容错控制中,进行了仿真和实验,并对仿真结果进行了分析,仿真结果表明,加入BP算法以后的压力加油控制律大大缩短了加油时间,并且提高了压力加油的控制精度,此项研究为开发基于神经网络的飞机燃油故障诊断专家系统奠定基础。     

电传操纵飞机起飞着陆动态特性仿真研究

 以刚体系动力学理论为依据,结合飞机起飞着陆运动学特征,建立了起落架-机身组合刚体6自由度全量飞机方程。提出的阶跃跟踪驾驶员时域数学模型,有助于评价起飞着陆阶段人-机系统的飞行品质。然后建立机械操纵系统、电传操纵系统的数学模型,并编制非线性全量时域仿真程序,对起飞着陆动态特性做出了综合的全面的定量分析,其结果与试飞情况吻合。     

考虑扰流的舰载机终端进场线性模型

回收舰载机需要精确的终端路径和姿态控制,舰载机线性小扰动模型是这一阶段系统分析和控制器设计的必要工具,它需要足够准确地描述在主要操纵输入和进场路径大气紊流作用下舰载机的动态特性。首先使用代数线性化方法建立舰载机终端进场纵向运动的小扰动模型,仿真证明该模型能精确描述无风条件下进场舰载机对控制指令的响应,但通常的建模气流扰动影响的方法不能正确反映舰尾大气紊流对舰载机进场速度的干扰。针对该问题,重点研究了垂向风引起的进场舰载机轨迹方向上的力瞬变,提出了量化舰载机地速扰动的表达式以优化线性模型参数。最后,通过完成舰载机动力学模型在不同风场下的开环仿真以及在舰尾流场中的终端进场闭环仿真,验证了改进的线性模型的有效性,表明它适用于复杂流场下着舰控制系统的性能分析和设计。     

基于内核态Vxd驱动的端口访问实现

通过调用执行于内核态的Vxd设备驱动程序间接实现对端口的访问控制,提高端口访问的安全性。文章讨论了Windows核心结构、内核态设备驱动程序模型及实现原理,重点分析了基于Vxd驱动程序对端口的访问方法及实现过程,并给出了并口控制的驱动程序实例。     

航空维修宏观管理的人工智能方法

本文将人工智能技术引入航空维修管理工程,从而建立集中专家智慧的宏观管理专家系统。文中提出基于模糊集理论的推理模型,基于随机集落影和集值统计理论获取知识和自适应修正的新方法——特征值法,以及PROLOG的系统实现途径。该方法可定量评估航空维修系统效能,诊断系统异常的原因。     

基于可达集方法的结冰飞机着陆阶段安全风险评估

飞机在着陆过程中极易发生结冰的现象,结冰对飞行安全造成的危害极为严重。结冰导致飞机发生危险的原因是由于机翼或尾翼被冰层覆盖后空气动力学行为发生改变,飞机受力异常难以控制。为分析结冰后飞机的稳定性以保证飞行安全,以飞机纵向动力学系统为分析对象,将飞机结冰后状态的描述以可达集的形式进行,直观地判断飞机状态是否可控,以此确定飞机是否处于安全状态。以求解所得的可达集为基础,利用极值定理分析结冰飞机的风险概率模型,由模型计算不同情况下飞机的风险概率,最终得到飞机着陆阶段的安全风险评估结果,并由评估结果指导驾驶员操纵,从而保证飞机的安全飞行。     

Aeroservoelastic stability analysis for flexible aircraft based on a nonlinear coupled dynamic model

A unified theoretical aeroservoelastic stability analysis framework for flexible aircraft is established in this paper. This linearized state space model for stability analysis is based on nonlinear coupled dynamic equations, in which rigid and elastic motions of aircraft are both considered. The common body coordinate system is utilized as the reference frame in the deduction of dynamic equations, and significant deformations of flexible aircraft are also fully concerned without any excessive assumptions. Therefore, the obtained nonlinear coupled dynamic models can well reflect the special dynamic coupling mechanics of flexible aircraft. For aeroservoelastic stability analysis, the coupled dynamic equations are linearized around the nonlinear equilibrium state and together with a control system model to establish a state space model in the time domain. The methodology in this paper can be easily integrated into the industrial design process and complex structures. Numerical results for a complex flexible aircraft indicate the necessity to consider the nonlinear coupled dynamics and large deformation when dealing with aeroservoelastic stability for flexible aircraft.     

Multi-body dynamic system simulation of carrier-based aircraft ski-jump takeoff

The flight safety is threatened by the special flight conditions and the low speed of carrier-based aircraft ski-jump takeoff. The aircraft carrier motion, aircraft dynamics, landing gears and wind field of sea state are comprehensively considered to dispose this multidiscipline intersection problem. According to the particular naval operating environment of the carrier-based aircraft ski-jump takeoff, the integrated dynamic simulation models of multi-body system are developed, which involves the movement entities of the carrier, the aircraft and the landing gears, and involves takeoff instruction, control system and the deck wind disturbance. Based on Matlab/Simulink environment, the multi-body system simulation is realized. The validity of the model and the rationality of the result are verified by an example simulation of carrier-based aircraft ski-jump takeoff. The simulation model and the software are suitable for the study of the multidiscipline intersection problems which are involved in the performance, flight quality and safety of carrier-based aircraft takeoff, the effects of landing gear loads, parameters of carrier deck, etc.