基于软件的无人机故障注入技术研究

故障注入是一种用于容错计算机系统验证的有效技术,其应用效果直接取决于所采用的故障注入方法的正确性。文中采用硬件覆盖和故障模型的方法,模拟无人机系统的硬件故障,并着重讨论了在总线上注入故障的试验策略。然后用软件的方法构造了一个用于测评无人机飞行控制系统容错控制机制的故障注入工具UAVFI_01。在无人机动态测试过程中,故障注入试验结果表明了这种方案的正确性和可行性。     

智能化机内测试验证系统的设计与实现

论述一个智能化机内测试验证系统,采用上、下位微机结构,模拟一定数量的硬／软件故障,注入被测系统,以验证ＢＩＴ设计的有效性。该系统由宿主机、故障注入器及被测系统三部分组成。在硬／软件设计实现的基础上进行了初步机内测试验证试验。试验结果表明,该系统达到了预期的设计目的。     

基于故障传递特性的位置不可访问故障注入方法

为解决位置不可访问故障的有效注入问题,在深入分析影响故障注入有效性主要因素的基础上,建立了基于贝叶斯信度传播算法的故障-状态、故障-故障之间传递特性分析模型,并以故障传递特性为依据,研究建立了包含故障传递特性的故障模型,提出了基于该故障模型的位置不可访问故障注入方法.研究表明基于故障传递特性的故障注入方法能在保证较高的...     

故障注入器功能设计

对于容错计算机的验证 ,必须模拟在系统运行出现故障的情况下 ,容错计算机对故障的检测、隔离和定位能力。所以 ,需要研究故障注入技术。故障注入是通过一定的方法 ,按照一定的控制 ,改变计算机内部硬件或软件的状态 ,使其出现预先定义的故障状态 ,由此触发容错计算机的故障逻辑 ,验证故障逻辑的功能和性能。     

临近空间艇载计算机余度管理策略研究

平流层飞艇是可靠性要求很高的系统,需要由具有容错能力的艇载计算机来进行控制和管理。针对艇载计算机采用的余度结构进行了软件管理策略的研究和设计,提出了基于异构总线的握手机制节点故障检测方法、基于“看门狗”与“心跳”相结合的 CPU 故障检测方法、基于节点健康矩阵的互援式总线重构方法及基于有限状态机的多 CPU 并行处理系统自适应重构方法。故障注入试验表明,艇载计算机在遇到故障时能实时检测出故障,诊断故障类型,并对故障进行处理,实现系统重构,保证了平流层飞艇长期驻空时的安全飞行。     

故障注入在无人机飞行仿真中的应用

首先引入故障注入的一般概念、各种分类方法以及目前国内外的应用情况。其次研究了用于飞行控制仿真试验的故障注入系统的组成、设计、测试和试验方法，分析了相应故障注入技术的特点。最后介绍了一种在飞行控制系统的研制、试验过程中进行故障注入试验的专用装置——故障注入与分析装置的设计、实现及应用。     

飞机BCU故障注入系统研究

针对飞机BCU特性,设计了一种能兼顾BCU从方案、生产、调试、验收等几个阶段的故障注入系统,并通过元件级、组件级和系统级3种形式故障注入试验,验证故障注入系统正确性,从而提高BCU的测试性和可靠性。     

基于AMESim的柱塞泵内泄漏故障注入研究

在AMESim(Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)中构建轴向斜盘式压力补偿柱塞泵模型,根据故障注入思想,通过分析柱塞泵内泄漏故障成因,将AMESim中的泄漏子模型BAF02的直径方向间隙作为影响柱塞泵内泄漏的主要参数。通过增大该径向间隙,模拟柱塞泵因磨损而引起的活塞与缸体间隙增大,从而给柱塞泵模型注入内泄漏故障。运行仿真后,得到不同径向间隙值对柱塞泵输出压力和输出流量的影响情况。仿真实验数据可以作为柱塞泵泄漏故障识别的数据源,研究方法为柱塞泵的故障注入探索提供了参考。     

基于故障注入模型的电传飞控系统安全性分析

安全性分析既是飞机研制中提高安全性的主要手段，也是审定中验证设计方案是否满足适航要求的重要符合性方法。传统的安全性分析方法滞后于系统的设计过程，且高度依赖于分析人员的技术和经验，无法满足现代飞机复杂系统研制的需求。针对电传飞控系统提出了一种基于模型的安全性分析方法。使用Simulink分别构建了典型电传飞控系统的名义模型和拓展模型，利用单故障注入后的系统响应提出了故障影响的分析方法，以支持故障模式及影响分析的开展，基于状态遍历实现了组合故障注入，并利用组合故障注入后的系统响应提出故障树最小割集的分析方法，最后结合工程案例说明了本文方法的正确性与有效性。与经典的马尔可夫分析方法相比，该方法避免了对设计人员经验的依赖并且具有更高的精度；当系统方案修改时，该方法能直接更新安全性分析结果，避免了重新建模分析的繁琐工作。     

飞行器故障注入技术及其在非电系统中的进展

故障注入是一种基于试验的测评方法,是飞行器综合健康管理(IVHM,Integrated Vehicle Health Management)的重要组成部分,在提高飞行器的安全性方面具有重要作用。本文介绍了故障注入技术的基本原理,详细介绍了故障注入的各种实现方法在飞行器中的应用现状,重点分析了故障注入技术在飞行器结构、防热、液压、机械等非电系统中应用的关键技术以及存在的技术难点,并展望了该领域的发展。     

先进无人机飞行控制技术研究

在“系统中的系统”的概念下,研究了先进无人员飞控系统的关键问题。对层阶,开放的无人机控制结构,多模型自适应控制技术等进行了较详细的论述和分析,最后对该领域的发展趋势进行了总结。研究结果对当前正在研制的多种无人机具有一定的参考价值。     

Physical modeling of electromagnetic interferences in the unmanned aerial vehicle in the case of high-voltage transmission line impact

A technique has been developed for studying the interference resistance of electronic systems for unmanned aerial vehicles based on physical modeling The paper proposes mathematical models, a scheme of a test stand and examples of parameter calculation for physical modeling of electromagnetic interferences in communication links of the unmanned aerial vehicle in the case of electromagnetic fields of high-voltage transmission lines interference. Examples demonstrating successful implementation of physical modeling for similar tasks ascertain the feasibility of this approach.     

遥控驾驶无人机时间延迟与飞行品质分析

时间延迟是影响遥控驾驶无人机飞行品质的一个重要因素,在有人驾驶飞机飞行品质标准中,存在有效时间延迟和等效时间延迟两种概念以及相应的评估指标。对比有人驾驶飞机时间延迟的概念,分析了无人机时间延迟的组成,从飞行品质的角度出发给出了无人机时间延迟的定义和测量方法。利用飞行试验的手段,在遥控操纵模式下进行了典型试飞任务的试验,并基于试飞数据和试飞员评价,初步给出了时间延迟的试飞评估方法。     

无人机电磁弹射技术研究

与现有的各种无人机发射方式相比,无人机电磁弹射方式具有更多的优点,能更好地提高无人机发射效率。通过原理性分析以及导轨起飞运动学分析,对无人机电磁弹射技术进行了可行性研究。高功率脉冲电源系统释放强直电流后,电流经导轨与电枢形成回路,在回路间产生强磁场,无人机受电磁推力作用沿导轨高速运动。最后通过实例的计算数据比较,确定无人机电磁弹射技术是可行的且优点明显。     

飞行器气动-隐身综合性能评估的灰关联度分析模型

 采用结构化网格和求解Navier-Stokes方程的方法,进行了无人机和巡航导弹气动性能计算,并数值模拟了其气动流场,所得结果与工程实际现象吻合;分别建立了无人机和巡航导弹的曲面及面劈模型,根据GRECO-WM方法,计算了其表面全向雷达散射截面(RCS)值;基于灰色系统的灰关联度分析理论,提出了气动-隐身综合性能的量化评判模型,并对2种无人机和3种巡航导弹的综合性能进行了评价,得到了对工程设计具有参考价值的结论。     

小型无人飞行器风场扰动自适应控制方法

针对小型无人飞行器在执行任务时传感器测量精度低、受风场扰动影响大的问题,提出了一种利用矢量域与滑模控制相结合的复合控制方式,有效地实现了对小型无人飞行器的轨迹与航向的自适应跟踪。将复杂航迹分解为直线段与圆弧段分别构建矢量域,从而确定基于位置误差的航迹信息,并通过机载传感器获得状态和位置信息,利用滑模控制方法抑制风场扰动对小型无人飞行器的影响。试验结果表明,本文提出的控制算法能够保证阵风干扰情况下小型无人飞行器的航迹控制精度,同时具有良好的动态响应。     

一种支持双余度CAN总线接口的A/D采集单元设计

模拟量输入通道是无人机飞行控制系统自动检测计算机的关键部件之一.设计了某自动检测计算机内部一种基于余度CAN总线的A/D采集单元.根据总体技术指标要求,从器件选型到系统软硬件设计采用了先进性与实用性兼顾的设计思想.实际测试结果表明该接口单元工作稳定,性能良好,满足检测无人机飞行控制系统各性能指标的要求.     

无人机桨叶损伤的在线模型估计新方法

无人机在复杂高对抗环境中极易出现桨叶结构受损故障，造成无人机控制性能退化甚至失稳，给无人机带来灾难性后果。桨叶结构损伤条件下无人机动力学模型的在线估计与重建是保障无人机控制系统稳定的重要前提。由于桨叶损伤干扰隐含于无人机动力学模型的内部，可观测性较低，典型的干扰观测器难以实现对此类干扰的估计。提出了一种新型穿透型干扰观测器，通过构造穿透函数，将模型内部的干扰映射到一个新建的平行空间，实现了对桨叶损伤的估计和故障后无人机的建模，并给出了所设计穿透型干扰观测器的稳定性条件。以四旋翼无人机为应用对象，对桨叶损伤形成的干扰进行在线估计与量化，反演出桨叶随机出现的损伤，实现了桨叶损伤后无人机动力学模型的在线精细重建，解决了无人机桨叶损伤故障下力矩输入难以直接测量的问题。半物理仿真实验验证了所提方法的有效性。     

无人机飞行控制系统先进设计技术评述

首先简要回顾了无人机飞行控制系统经典设计方法,然后着重论述了目前国外在无人机飞行控制系统设计领域的最新研究成果,包括动态逆技术、BACKSTEPPING自适应技术及综合制导与控制技术。