自动驾驶仪软件开发与管理

以自动驾驶仪软件开发实践为基础,总结和分析自动驾驶仪软件开发的经验和教训,提出应以良好专业素养的人员定义软件的需求、以严格的需求追踪确保需求实现的完整性和正确性、以需求设计和实现人员分离的方式进行软件工程化开发、以独立的手段开展软件设计验证和确认、以严格的控制措施确保软件技术状态清晰等基本开发原则,保证机载嵌入式软件的产品和过程质量,保障飞行安全,确保机载嵌入式软件的成功开发。     

不同过载自动驾驶仪的对比研究

针对三种不同结构的过载自动驾驶仪进行了对比研究,推导了驾驶仪控制回路的闭环传递函数,并对闭环稳态误差进行了分析.基于极点配置方法,设计了自动驾驶仪控制参数.在此基础上,研究了各驾驶仪控制回路对执行机构动力学延迟、非线性环节以及测量噪声的响应特性,并进行了对比分析,为飞行器过载自动驾驶仪的选型和设计提供了依据.     

CJ818自动驾驶仪系统及控制律设计

以大型民用客机CJ818为原型机,首先介绍了自动驾驶仪从简单的稳定系统发展为飞行自动化系统的过程,并介绍自动驾驶仪在整个系统中的位置及信号传输路径。在此基础上还介绍了自动驾驶仪的工作原理,然后通过分析所需的输入输出数据确定与之相关的传感器及作动筒位置。控制律是实现自动驾驶仪功能的核心,采用技术成熟的经典控制理论设计自动驾驶仪的控制律,包括俯仰姿态控制、高度保持及马赫保持等控制律,并以俯仰通道为例进行了MATLAB/Simulink仿真,采用根轨迹法改变系统的增益,从而获得较好的控制效果。     

导引头耦合度对控制系统影响机理分析

以经典三环控制结构自动驾驶仪、纯比例导引律为例,从自动驾驶仪的角度分析了导引头耦合度(隔离度)对控制系统的影响.耦合度通过改变自动驾驶仪内部的结构参数,极大地影响了控制系统性能,从而引发一系列其他相关问题.     

飞机均衡式自动驾驶仪控制规律设计及仿真

飞机在干扰力矩或斜坡信号作用下,其比例式自动驾驶仪控制规律会产生控制静差,难以控制飞机按预定航迹准确飞行。为解决该问题,首先,简要分析均衡式自动驾驶仪基本工作原理;然后,建立了均衡式自动驾驶仪结构图,对其控制规律进行设计;最后,进行了大量仿真研究。仿真结果显示,所设计均衡式自动驾驶仪控制规律是良好的和有效的,与比例式自动驾驶仪控制规律相比,其控制系统的稳态性能得到有效改进。     

静不稳定制导火箭弹控制系统设计

选取鸭式布局结构制导火箭弹作为研究对象,从改善制导火箭弹的飞行性能的要求出发,对静不稳定火箭弹自动驾驶仪进行了设计,对弹道上不同飞行高度和不同飞行速度条件下的自动驾驶仪响应进行仿真研究,结果表明,所设计的自动驾驶仪能够保证控制系统的性能稳定。     

自动驾驶仪自动测试系统设计

自动驾驶仪的输入输出信号多，并且输入输出信号之间相关性强。本文将根据自动驾驶仪的特点，介绍了该自动驾驶仪测试系统的组成，软硬件工作原理及设计中所遇到的问题和解决方法。该测试系统的难点是测试项目多，实现自动化测试难。为解决这个问题，以下工作波完成：１．设计了能够控制的信号发生器；２．设计了能将信号按要求加到驾驶仪的输入端的控制板；３．设计了完成自动的控制软件。     

纵向通道模糊控制自动驾驶仪设计

自动驾驶仪是导弹的重要组成部分。本文结合模糊控制和线性控制的优点，设计了模糊一线性控制自动驾驶仪，仿真结果表明，其性能优于采用单一线性控制的自动驾驶仪。     

便携式防空导弹自动驾驶仪控制系统研究

根据便携式防空导弹控制系统的特点,分析了单通道旋转导弹的控制原理及系统组成,在模拟自动驾驶仪的基础上针对某型防空导弹提出了数字化自动驾驶仪的改进设计方案,通过仿真验证了数字驾驶仪有效的提高了导弹精度.     

自动驾驶仪的参数设计对飞机飞行品质的影响

本文介绍一个自动驾驶仪的参数设计.这是一个三轴自动飞行控制系统,它由模拟式的控制增稳系统和数字式自动驾驶仪组成.文中在给出了固定增益的控制增稳系统的基本组成之后,着重介绍自动驾驶仪的参数选择特点及其对飞机飞行品质的影响.     

导弹自动驾驶仪故障分析软件设计

为缩短导弹自动驾驶仪故障诊断时间,提高快速保障能力,根据驾驶仪工作原理和测试原理,探讨了故障分析软件在自动化测试设备上应用的可行性,建立了驾驶仪故障树和故障诊断流程,设计了导弹自动驾驶仪故障分析软件,分析了与自动化测试设备软件的兼容性。     

Integrated flight control systems: a new paradigm for an old art

The automatic flight control computer was a revolutionary development in the early days of flight, even in its primitive electromechanical form. It evolved into an electronic computing device, starting as an analog computer and maturing into software run on a digital, general-purpose microprocessor. The current accepted industry standard is to use a dedicated microprocessor in its own enclosure for this function that is essentially firewalled from the rest of the systems on the aircraft. This paper will explore the opportunity to integrate the flight control function into an integrated processing platform, which is a robustly partitioned platform that supports multiple functions of dissimilar design assurance levels. This approach provides all of the benefits of an integrated system, while still maintaining the separation provided by a stand-alone unit. The paper will consider both the advantages and disadvantages of this approach. The discussion will describe each of the alternatives in general and then focus specifically on autopilot and flight control functions that have potential for integration. The end goal of the paper is to impress on the reader an understanding of the different alternatives available for autopilot, flight control, and avionics modernization in general. This includes the development of a selection matrix that will assist the reader in making decisions on how best to implement these functions according to criticality and the volatility of their future requirements     

反舰导弹航向平面控制导引一体化设计

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案。建立了航向平面的一体化控制导引模型．然后基于反演和变结构控制的思想进行了控制导引律的设计，为了验证该一体化设计的有效性和正确性．基于某型导弹进行了仿真计算。仿真结果表明．针对高机动的水面目标时的命中精度很高。     

基于NBF网络的导弹航向平面滑模控制导引一体化

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案。建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于NBF网络切换增益调节和滑模控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,进行了仿真计算。仿真结果表明,针对高机动的水面目标命中精度很高。     

Evaluation on novel architecture for harmonizing manual and automatic flight controls under atmospheric turbulence

Pilot uncertainty in aircraft response under automatic flight control has triggered aircraft accidents/incidents in the past. This uncertainty compels a pilot to disengage autopilot and switch to manual control. However, the decision to disengage autopilot and when to do it can be difficult: especially if there is not enough time to monitor the cockpit displays, for instance while countering atmospheric turbulence. Against this background, we proposed the “human as a control module” architecture for harmonizing pilot and autopilot controls. The architecture blends pilot maneuver with autopilot control instead of switching between them when simultaneous inputs are given to the aircraft. By automatically adjusting pilot and autopilot control inputs, the architecture avoids overlaps of both control authorities and helps to circumvent the effect of conflicting actions. This paper applies the architecture to the situations of past aircraft incidents which had been caused by the transfer from autopilot control to pilot maneuver after encountering atmospheric turbulence. The effectiveness of the architecture is evaluated via simulation study for the specific incident examples. Furthermore, this paper extends the architecture with an Extended Kalman Filter (EKF) based observer and evaluates its robustness under errors in wind estimation.     

飞航导弹自驾仪自动测试系统的开发研究

基于虚拟仪器技术的飞航导弹自动化测试与故障诊断系统,以嵌入式工控机为核心,采用模块化仪器总线标准-PXI,集PXI卡式仪器、程控仪器和各种先进的测试诊断技术于一体,并利用自动化测试设备的硬件设施,增加了驾驶仪故障分析软件,实现了导弹自动驾驶仪故障的快速准确定位,是一套具有自动性能测试和故障诊断的综合测试系统.用于飞航导弹中电子设备的参数测量、专向性能指标测试、功能测试及故障诊断.     

To estimation of control law parameters for the lateral motion of aircraft taking into account wind disturbances

We consider the problem of adjusting the gear ratios of the aircraft autopilot without data on bank taking into account wind disturbances caused by atmospheric turbulence. The theory of Markov processes and extremal challenges is used to solve the problem. We present an example of adjusting autopilot gear ratios for the aircraft—autopilot dynamics system under wind disturbances.     

Missile autopilot design using quasi-LPV polynomial eigenstructure assignment

This paper presents the design of a missile autopilot over its flight envelop using quasi-linear parameter-varying polynomial eigenstructure assignment (PEA). The paper describes the extension of PEA to parameter-varying systems using a nonlinear missile model developed by Horton as an example. The autopilot is designed for a single-plane lateral acceleration control and a 5 degree of freedom (DOF) autopilot is also designed. Both lateral acceleration and augmented lateral acceleration outputs are considered. The lateral acceleration autopilot has nonminimum phase characteristics, and it is shown that the quasi-linear parameter-varying PEA approach can handle nonminimum phase systems unlike classic dynamic inversion techniques. Simulation results are presented over fast variations in Mach number and show that the design is robust.     

基于自适应模糊滑模退步控制的直接力/气动力复合控制导弹自动驾驶仪设计

针对直接力/气动力复合控制导弹所具有的强耦合非线性特性,提出了一种基于自适应模糊滑模退步控制的自动驾驶仪设计方法.该方法利用自适应模糊系统所具有的万能逼近特性,对大迎角飞行过程中导弹动力学方程中存在的非线性函数进行逼近,并利用变结构控制所具有对干扰的强鲁棒性,构造误差系统滑模面,克服了逼近误差和外界干扰对控制系统的影响,实现了对大机动指令的精确跟踪.仿真结果表明,所设计的自动驾驶仪对过载指令有良好的跟踪效果,对模型不确定性和外界干扰具有鲁棒性.