运载火箭三冗余飞行控制软件的数字仿真设计

提出了一种采用三冗余技术保证运载火箭飞行控制软件可靠性的设计方案,选择合适的冗余模式建立了三余度飞控软件的数字仿真平台,并给出了实现余度策略、同步算法等关键技术工程的软件流程。测试结果表明,该方案设计合理,不仅较好地完成了飞控计算机的余度管理任务,而且有效地保证了系统的可靠性与容错能力。     

虚拟原型技术及控制工程中的虚拟原型机

虚拟原型技术是当前设计、制造领域中的一个新技术,数字式的虚拟原型机将在很多场合替代物理原型机的使用,大大缩短设计周期,节约设计经费。在控制系统设计中,虚拟原型机可以分成３个层次,分别完成控制律的设计,控制软件的开发和控制系统的定型验证的任务。飞行控制系统虚拟原型机是建立在局域分布式仿真基础上的全数字式,并有接入实物的能力的仿真环境。为实现飞控计算机的虚拟原型机,硬件上构筑由多台计算机构成的主从结构     

嫦娥一号卫星飞行控制模拟器的设计与研制

飞行控制模拟器,简称飞控模拟器,是飞控中心用来验证飞行程序和地面测控方案,训练操作人员的模拟仿真系统,为系统演练构造一个尽量逼真的任务环境.介绍了嫦娥一号飞控模拟器的功能、结构和使用模式.提出了带轨道根数跳时的新方法,使模拟器具备加速跳时至任意轨道段的能力,提高了任务演练的灵活性.建立了高精度轨道动力学模型,并首次在模拟器中直接嵌入了部分星载软件,大大提高了模拟器的保真度.同时专门设计了图形化的集中监控软件,方便了用户的操作和管理.该模拟器在嫦娥一号卫星任务准备中得到了充分的应用,为嫦娥一号卫星任务的圆满完成奠定了坚实的基础.根据该模拟器的开发经验,对未来模拟器的研制提出了几点建议.     

一种嵌入式大气数据系统余度设计方案

针对嵌入式大气数据系统,从系统余度设计和数据解算余度设计两个角度进行分析,并提出解决方案。系统余度设计方面,介绍了测压点余度设计方法,并提出一种基于计算机内总线的双余度嵌入式大气数据计算机架构,使得系统设计余度在两余度以上;解算算法余度设计方面,建立参数测量模型,并推导了利用风洞数据进行参数解算的方法,得到参数后可应用最佳线性最小方差无偏估计对大气数据进行在线实时估计。     

基于LMI的模糊飞控系统设计

建立了飞控系统的模糊模型,通过采用线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)得到了一种既可保证模糊系统全局渐近稳定又能将闭环极点配置在期望区域的模糊控制系统的设计方法.对用该方法设计的纵向模糊飞控系统进行了仿真和鲁棒性验证.仿真结果表明所设计系统满足既定的性能指标要求且具有较好的鲁棒性.      

基于遗传算法的高速飞行器模糊飞控一体化

以高超声速飞行器通用模型的俯仰通道为控制对象,针对其6自由度非线性模型设计了一体化飞控系统.飞控系统由1个模糊控制器和2个PD控制器组成.基于遗传算法实现了模糊控制规则和PD反馈参数的自动优化,无需先验知识和训练数据.仿真表明,该方法可以同时满足飞行控制系统鲁棒性和优化过程收敛性的要求,特别是鲁棒性优于同样采用模糊控制的经典双回路飞控系统.     

基于CDD函数的ICT系统设计技术

工业计算机层析成像(ICT,Industrial Computed Tomography)是一种先进的非接触式无损 检测技术,具有复杂精密、非通用和高成本的特点,需要根据用户的具体检测需求进行定制 开发,以降低系统研发风险和成本.为此,提出并研究了一种基于对比度-细节-剂量(CDD ,Contrast-Detail-Dose)函数的ICT系统设计技术框架.据此,推导了扇束三代二维ICT 系统基于CDD函数的设计平台,并完成了软件开发.该项技术包括基于CDD函数的计算机辅助 设计(CAD,Computer Aided Design)模块、扇束三代二维ICT成像数字仿真模块和CT图像 性能评定模块3部分.其输入参数是表征用户检测需求的初始设计参数,输出参数是满足用户 检测需求的最优解.初始设计参数首先进入CAD模块完成性能考核;如果满足要求,再进入仿 真模块完成仿真考核;最后,对仿真结果进行量化评定,得到设计参数对应的系统性能指标 .计算机仿真和工程系统开发结果验证了该设计技术的有效性.      

无人直升机综合飞行控制系统设计

提出遥控－自主控制型无人驾驶直升机控制－仿真综合飞行控制系统设计概念,基于无人直升机自身的控制－仿真综合飞控系统可进行工程闭环飞行仿真,不论在研制阶段或使用阶段都可对无人直升机系统的飞行性能、飞控系统硬软件特性及可靠性、任务飞行参数预设置等进行深入的验证,地面飞控人员也可以在真实的系统上进行逼真的训练。此外控制－仿真综合飞控系统能通过飞行实践不断完善系统性能和在线检测系统异常,提高飞行安全性。提出     

余度捷联惯导系统连续自动标定技术

以余度捷联惯导系统为研究对象,提出了一种新的连续自动标定技术.从惯导系统误差模型出发,推导了这种连续自动标定技术的原理方程,指出在特殊旋转路径下由系统导航解算输出的速度误差将包含惯性器件误差的相关信息.依据惯性器件误差逐级分离的观点,设计了标定旋转路径.在设计的转台连续旋转轨迹下,利用卡尔曼滤波器可以获得全部常值误差项的精确估计.通过构建余度捷联系统标定仿真平台验证了这种技术的有效性.仿真结果表明,与传统的多位置翻滚标定方法相比,该技术标定精度高,操作简单易行,具有较好的工程应用价值.     

无人机基于Matlab/Simulink仿真技术研究

基于Matlab/Simulink实时仿真技术,阐述了无人机飞控系统及其半实物仿真原理,对无人机数学模型进行了建模和封装.运用xPC目标解决方案搭建了飞控半实物仿真系统,并用该系统对某型无人机飞控系统进行了实时仿真.     

SBD技术及其在自动飞行系统设计中的应用

ＳＢＤ技术是将仿真技术应用于产品研制阶段,在未真正制造出原型系统的情况下,用虚拟原型样机（ＶＰ）展示产品的动、静态性能,从而缩短产品研制的周期,减少研制的费用,提高产品的质量。ＳＢＤ在于提供一个开放、分布和并发的环境。对ＳＢＤ技术的主要功能框架结构进行了论述,并给出ＳＢＤ技术在自动飞行系统设计、开发中应用的一个例子。     

复杂工程系统综合设计优化环境

建立了系统整合、流程统一、参数优化、协同设计的综合设计优化环境.通过 分析复杂工程系统的特点,建立了具有高可扩展性的多层体系架构.阐述了组成该环境的4 个关键模块:项目组织与管理模块,保证项目进度和质量;以设计结构矩阵为表达形式、以 工作流参考模型为运行机制的过程建模与执行模块,提供跨部门的任务流转;基于组件技术 ,实现人员、数据和工具在网络上紧密集成的设计任务单元模块,为系统设计提供简洁一致 的任务模型;以产品数据管理(PDM,Product Data Management)为信息基础结构的产品数 据模型,提供单一数据源.最后给出了技术实现和运行机制.该环境的原型系统已成功地经 过了气动、结构、控制和总体设计等领域的设计与优化技术测试试验.      

飞行器动力学虚拟样机技术研究

动力学虚拟原型样机的开发有许多关键技术,如:高等级建模粒度、实时的运行框架、规范的数据结构和共享的仿真资源等等.通过对动力学虚拟样机进行初步研究,提出了一个支持复杂动力学虚拟样机系统的设计/开发/集成环境,并对基于运行时间框架RTI(Run Time Infrastructure)的协同仿真环境做了较深入探讨,提出利用数据网关技术解决实时性能高的仿真子网与协同仿真主干网的互联问题,并总结了动力学虚拟样机的特点和关键技术.      

一体化电液作动器容错结构设计

一体化电液作动器(EHA, Electrical Hydrostatic Actuator)是功率电传(PBW, Power by Wire)飞控操纵系统的一部分,为了保证整个飞控系统的可靠度,必须采用多余度结构配置.飞控系统分别从可靠度、任务成功率、余度和故障管理水平以及性能、重量等角度提出了EHA的设计指标要求,并按照设计指标要求,对EHA各个组成部分的失效率进行了计算.根据计算结果,针对一种可行的EHA容错结构,分别计算了由于EHA故障导致的任务中断率(PMA, Probability of Mission abort)和失控率(PLOC, Probability of Loss of Control).计算结果表明此种结构形式能够满足飞控系统对作动器可靠度的要求.最后根据选用的可靠度模型,设计出具有容错能力的多余度作动系统,并对此容错结构进行了详细阐述.      

分布交互仿真原型系统研究与开发

分布交互仿真（ＤＩＳ）是９０年代以来对军用仿真领域影响很大的关键技术之一。结合对ＤＩＳ关键技术的研究,开发了一个ＤＩＳ原型系统。论述了该原型系统的体系结构、通讯管理方式、人－机交互方式、虚拟合成环境等问题,该原型系统的开发对ＤＩＳ技术的进一步研究和工程应用都具有较大意义。     

基于正交试验的汽车稳态回转性能仿真

虚拟仿真技术与正交试验设计方法的结合可为汽车产品的开发提供新思路.对汽车稳态回转性能进行研究时,可在多体动力学仿真软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)中建立汽车虚拟样机模型,利用正交试验设计方法对试验方案进行合理设计,按照设计好的试验方案在ADAMS中进行仿真,通过对试验数据进行必要的处理与分析可得最优试验方案和各试验因素的影响程度.经分析可知,对汽车稳态回转性能影响较大的4个因素按影响程度排序依次为质心前后位置、前后轮胎的侧偏刚度、质心高度、前螺旋弹簧刚度.      

小卫星及其星座的智能自主控制系统

随着小卫星及其星座技术的发展 ,卫星系统的测控和运行管理模式将由地面遥测遥控方式向智能化自主方式发展。文中系统深入地分析了小卫星及其星座技术的特点和主流发展趋势 ,讨论了对小卫星及其星座实施智能自主控制的必要性、优越性等方面的问题 ,给出了一种将多Agent系统技术与混杂控制系统理论方法相结合 ,以综合集成方式实现的具有高度自主性和灵活性的智能自主控制系统的设计方案 ;论述了可行的优化策略与技术实现途径。最后 ,按照文中提出的智能自主控制系统的组织结构模式和相应的控制策略 ,针对小卫星编队构形自主保持的智能控制问题 ,给出了计算仿真结果     

三轴虚拟转台的智能仿真模型库研究

针对三轴虚拟转台系统中的智能模型库单元,采用遗传算法、参数化设计和虚拟现实等技术,实现转台仿真模型库的智能设计和快速性.通过Pro/Toolkit软件接口和参数化方法建立起转台仿真模型库软件系统,采用遗传算法实现模型库的智能优化设计,同时实现模型库的自动装配和实时仿真,并最终形成通用的转台智能仿真模型库软件平台.实际仿真结果表明,智能模型库的实现除了具有智能参数化模型库设计功能外,还具有优秀的开放接口,如果进一步完善接口的通用性,将减少智能仿真模型库应用的局限性,应用更加广泛.     

分布式虚拟战场演练管理态势子系统的实现

分布式虚拟战场环境中的演练管理系统模块众多,其中态势子系统作为一个重要组成部分,担负着实时、客观地显示参加演练的红、蓝双方实体态势的任务.为使白方客观掌握演练过程中的实体信息,分析了虚拟战场环境中白方态势显示的功能需求,建立了态势显示的结构模型,在高层体系结构(HLA)的基础之上,提出了一套可行的设计方案,并给出了具体实现.结果表明,态势子系统的输出完全满足态势分析的需求.