横航向等效系统拟配方法探讨

检查带有飞行控制系统飞机的飞行品质指标的一种途径是采用等效低阶系统拟配完整的高阶系统。本文根据一些算例,就横航向等效系统的拟配方法进行探讨,给出了适合于工程应用的、简单的拟配方法。     

等效系统失配函数研究

失配函数用于检查以高阶系统模型描述系统所导出的低阶等效系统模型的有效性。如果低阶等效系统模型反应与高阶系统模型之差大于失配函数允许的差值，则由低阶等效系统参数预测得到的飞行品质不能代表驾驶员给实际飞机的评定等级。本文研究一种解析地导出等效系统失配系统的方法，该方法用来解析地确定Ｎ类战斗机在非场域Ａ种飞行从轴失配函数。     

低阶等效系统方法在飞行品质规范中的应用

世界上第一部承认低阶等效系统方法的有人驾驶飞机飞行品质规范是美国 MIL-F-8785C,随着现代飞行控制系统的发展,对于高阶系统采用低阶等效系统方法来处理越来越显示出它的优越性,本文综合评述了它的意义,在规范中的应用情况,以及存在的问题。本文是作者1983年“飞机飞行品质规范新进展—对 MIL-F-8785C 的评述”一文的继续。     

某战斗机横航向飞行品质分析

为了评价现代飞机的飞行品质特性,通常采用的方法是用一个低阶系统去等效拟配真实的高阶系统。本文根据MIL-HDBK-1797中提出的横航向低阶等效拟配模型,对某三代战斗机两种典型状态的横航向飞行品质进行分析。在拟配过程中,首先用一简化的荷兰滚航向低阶等效系统模型进行等效拟配,将拟配结果作为横航向全拟配等效模型的初值,计算结果表明该战斗机具有良好的横航向飞行品质;等效拟配系统具有很小的失配度,能够真实的反映出该型飞机的横航向品质特性。     

飞机横航向模态模型的选择

评价有人驾驶飞机的操纵品质，要求将高阶飞机系统用一个动态特性等效的低阶系统来代替。由于飞机横航向等效系统比较复杂，如何选择恰当的模型进行辨识是一个很重要的问题。依照军用规范，通过对飞机横航向运动等效系统模型的建立，分析了在××飞机铁鸟台架试验过程中，在信号激励下飞机横航向运动的几种模态的运动情况，并依此模型进行辨识，得到飞机横航向模态的品质参数，取得很好的计算结果。     

飞机稳定裕度判据研究

通过活动基座模拟器试验,研究了飞机稳定裕度判据,并与低阶等效系统拟配法及人－机闭环准则进行了比较。试验结果表明,飞机稳定裕度判据较等效系统法对飞机飞行品质提出了更高的要求,能够对飞机／飞控系统组合体的操纵品质作综合评定,且与人－机闭环准则有较好的一致性,适用于现代高性能战斗机纵向机动特性评定。     

模式搜索法在飞行品质评价中的应用研究

飞机的飞行品质对飞行安全十分重要。本文针对飞行品质评价中的低阶等效系统拟配问题,利用模式搜索法对飞机的横航向运动低阶模型的未知参数进行辨识。结果表明,使用模式搜索法的拟配效果良好,且不受初值的影响,通过算法优化,使运算效率大大提高。     

基于等效系统拟配的人-机闭环系统稳定性研究

对于现代带电传操纵系统飞机,其人-机闭环系统是非线性高阶复杂系统.针对带电传操纵系统人-机闭环系统稳定性问题,运用遗传算法在频域内对人-机闭环高阶系统进行了等效拟配,提出应用根轨迹法对拟配得到的低阶等效系统进行稳定性分析.仿真结果表明,用遗传算法进行等效拟配能够避免初值选择问题,拟配精度较高.所提方法能够考虑到驾驶员环...     

短周期运动飞行品质的几种判据

飞机纵向短周期运动是影响其飞行品质的关键因素，根据国外近年来所进行的研究，综合，发纳出六种适用于小迎角飞行的短周期飞行品质标准，基于等效系统的控制期望参数（ＣＡＰ）等准则依然适用，并作了增补；对于不能用低阶系统等效的飞机提出了诸发带宽准则等相应判据，这六种准则各有其侧重点和适用范围，较全面地反映了飞机短周期运动特性，共同完成对飞行品质的评判和预估。     

飞机横航向等效拟配模型的对比研究

针对电传飞机的横航向低阶等效拟配问题，根据国外新近规范及相关资料对飞机横航向等效模型及其拟配方法的提法，选用了五种适用于不同情况的等效系统数学模型，比较和研究了它们各自的特点；并通过对具体算例的计算，验证了各等效模型的适用范围及拟配方法的实用性；同时，对频率范围的确定，初值的选取等拟配计算中遇到的问题进行了探讨，提出了一些参考性建议。     

A model-based prognostics method for fatigue crack growth in fuselage panels

This paper proposes a model-based prognostics method that couples the Extended Kalman Filter (EKF) and a new developed linearization method. The proposed prognostics method is developed in the context of fatigue crack propagation in fuselage panels where the model parameters are unknown and the crack propagation is affected by different types of uncertainties. The coupled method is composed of two steps. The first step employs EKF to estimate the unknown model parameters and the current damage state. In the second step, the proposed efficient linearization method is applied to compute analytically the statistical distribution of the damage evolution path in some future time. A numerical case study is implemented to evaluate the performance of the proposed method. The results show that the coupled EKF-linearization method provides satisfactory results: the EKF algorithm well identifies the model parameters, and the linearization method gives comparable prediction results to Monte Carlo (MC) method while leading to very significant computational cost saving. The proposed prognostics method for fatigue crack growth can be used for developing predictive maintenance strategy for an aircraft fleet, in which case, the computational cost saving is significantly meaningful.     

非线性滤波方法及其在飞行状态及参数估计中的应用

基于非线性系统高阶近似的思想,提出一种比推广卡尔曼滤波（ＥＫＦ）更接近非线性系统本质的近似滤波方法,并应用于飞行状态的参数估计（或称为飞行轨迹重构）问题。仿真和实际飞行数据计算结果表明：提出的非线性近似滤波方法比ＥＫＦ有更高的估计精度和更好的鲁棒性,对飞机机动形状、数据长度要求不高,滤波收敛速度快。利用飞行状态估计数学模型的具体特点,使计算量和存储量大幅度减少。该方法应用于非线性较强的飞行状态及参数估计问题。可得到比ＥＫＦ更好的结果。     

Design of a practical tracking algorithm with radar measurements

The extended Kalman filter (EKF) has been widely used as a nonlinear filtering method for radar tracking problems. However, it has been found that if cross-range measurement errors of the target position are large, the performance of the conventional EKF degrades considerably due to nonnegligible nonlinear effects. A new filtering algorithm for improving the tracking performance with radar measurements is developed based on the fact that correct evaluation of the measurement error covariance is possible in the Cartesian coordinate system. The proposed algorithm may be viewed as a modification of the EKF in which the variance of the range measurement errors is evaluated in an adaptive manner. The filter structure facilitates the incorporation of the sequential measurement processing scheme, and this makes the resulting algorithm favorable to both estimation accuracy and computational efficiency. Computer simulation results show that the proposed method offers superior performance in comparison to previous methods. Moreover, our developed algorithm provides some useful insight into the radar tracking problem     

鲁棒EKF在脉冲星导航系统中的应用

针对脉冲星导航系统的滤波问题,传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法存在不能克服系统模型存在不确定性参数以及乘性噪声等缺陷,提出一种鲁棒EKF算法。首先,分析了状态预测误差方程和估计误差方程,利用统计学原理,得到了状态预测方差矩阵和状态估计方差矩阵计算等式。由于系统模型存在不确定性参数,状态预测协方差矩阵和状态估计协方差矩阵无法计算;因此,利用4个重要矩阵不等式,分析并找到预测方差矩阵和状态估计方差矩阵的上界。最后,利用状态估计误差协方差矩阵上界设计状态增益矩阵,使得状态估计协方差矩阵的迹最小。将该算法对脉冲星导航系统进行仿真,仿真结果验证了所提算法的有效性。     

EMD-EKF方法研究

应用扩展卡尔曼滤波(EKF)时需要估计量测噪声的统计特性。文中针对观测噪声统计特性描述不准确导致的EKF性能下降的问题,利用经验模态分解方法(Empirical Mode Decomposition,EMD)可以分离信号和噪声的特性,提出了一种在未知量测噪声条件下的EKF方法。该方法可以跟踪观测噪声的变化,即实现了对量测噪声的估计,从而解决了在未知量测噪声的情况下的EKF问题。仿真结果表明可运用于无源定位中。     

跟飞编队卫星相对导航自适应EKF算法研究

针对跟踪星对目标星跟飞编队的相对导航问题,提出了基于自适应扩展卡尔曼滤波（EKF）的相对导航算法。以线性离散化的椭圆参考轨道相对动力学模型为导航状态方程．设计了虚拟测量量及相应的测量矩阵,避免了求解雅可比矩阵的复杂计算。为了适应构型尺寸变化引起的模型误差变化,提出了模型误差在线估计算法。仿真显示,算法具有较快的收敛速度和较高的估计精度。该研究成果可作为卫星编队应用的有益参考。     

航天器相对运动估计的一种并行推广卡尔曼滤波方法

 从并行的观点出发，研究应用推广卡尔曼滤波估计航天器交会对接寻的期相对位置和速率问题。推导出交会推广卡尔曼滤波公式；提出了基于奇异值分解（ＳＶＤ）和Ｆａｄｄｅｖ算法的并行平方根算法；给出了其脉动阵列（Ｓｙｓｔｏｌｉｃ）实现结构；并对阵列所需的处理单元数目和执行一次迭代所需的时间步进行了分析，说明了其实现的优越性。为航天器相对运动估计提供了一种新的有效方法     

基于EKF的天线罩误差斜率多模型估计方法

 提出一种新的滤波器结构,利用基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的多模型(MM)算法,对天线罩误差斜率进行估计,降低天线罩误差对雷达自寻的导弹的影响,提高系统性能。在三维坐标下,创建包含导弹运动方程、目标运动方程、弹目相对运动方程的滤波模型。采用EKF算法,对包含天线罩误差的非线性观测方程进行线性化处理;依照多模滤波的思想,对天线罩误差进行离散建模,构建伪观测方程,更新模型概率,得到天线罩误差斜率的估计值;将斜率估计结果代入EKF,得到滤除天线罩误差影响的系统状态量估计结果并形成制导指令。仿真结果表明,所提方法可以有效地估计天线罩斜率,提高系统制导精度。     

基于PnP和自适应线性卡尔曼滤波的实时位姿估计

针对实时位姿估计中扩展卡尔曼滤波(EKF)线性化引入非线性误差和依赖已知噪声分布的缺点,提出一种基于PnP的自适应线性卡尔曼滤波位姿估计求解方法。将PnP位姿估计求解策略引入卡尔曼滤波观测方程,通过对动态方程误差统计参数实时估计,自适应调节卡尔曼滤波递推参数。所提算法求解精度高,固定了观测方程的观测向量维度,提高了算法实用性。通过仿真试验,比较了该算法与EKF的位姿估计精度,通过量化误差分析,证明了该方法可以提高三维运动位姿估计精度,也验证了该方法的有效性。     

一种非线性滤波器的误差分析及应用

针对一类具有未建模误差和扰动的非线性系统的状态估计问题,提出一种在线估计并补偿模型误差的非线性滤波算法,该算法利用非线性预测滤波(NPF)基于预测输出残差的方差最小的基本原则估计模型误差,冉利用扩展卡尔曼滤波(EKF)的思想对补偿后的模型进行状态估计;详细推导了状态估计误差及其方差阵的传播模型.以卫星姿态确定系统为例,...