P-ACE仿真器的设计与研究

飞控系统主作动器电子控制装置（P-ACE）是现代电传飞控系统的核心部件。飞控系统主作动器电子控制装置仿真器采用数字仿真模块扩展模拟电路接口的仿真技术,具有与真件功能相似、接口相同的特性,可以代替飞控系统主作动器电子控制装置真件,参与飞控系统的调试和试验,对研究飞控系统的功能和性能具有重要意义。     

飞行控制系统的发展历程、现状与趋势

深刻理解和把握应用于工程实际的飞行控制系统已成为当前急需关注的问题。系统性论述了飞行控制系统(flight control system,FCS)自简单机械操纵系统开始,历经助力操纵系统、增稳与控制增稳系统、电传操纵系统和综合飞控系统,到目前正在研发的光传操纵系统的整个发展历程,分析了电传飞控系统和综合飞控系统的应用现状以及光传飞控系统的研究状况,基于未来军用飞机的控制需求,探讨了飞控系统的主要发展方向,可为后续飞控系统的开发提供参考。     

电传飞控检测系统设计研究

本文论述了现代电传飞控的故障检测系统,介绍了典型的现代电传飞控系统的组成与技术特点。设计了基于专家系统的故障检测系统,专家系统由综合数据库、故障知识库、推理机、知识获取以及决策解释等组成。依据专家系统的原理建立了电传飞控系统的故障综合数据库与故障知识库,采用正向和逆向推理原理完成了推理机的策略设计,针对飞控系统高安全性要求,提出综合数据库的初始数据与检测方法以硬软件的形式驻留于飞控系统之中,故障知识库与推理策略在独立于飞控系统的故障检测系统中。本文对电传飞控系统的故障检测的实现有一定的实用性和推广价值。     

电传飞控对飞机效费影响的分析和评估

电传飞控是一门新兴技术,它对飞机性能的提高起了重要的作用,因而受到目前各种服役飞机的青睐。尤其是先进的第三代战斗机已经普遍采用了电传飞控（ F.B.W） /主动控制（ A.C.T）技术。也因为采用了这种先进的飞控技术,使飞机的效能得到提高。本文简要介绍了电传飞控系统的组成和功能;电传飞控的应用情况和优点 ;电传飞控 /主动控制对飞机性能的影响。     

电传飞行控制系统稳定裕度的一种评估方法

通过分析电传飞控系统在实现不同功能下的控制回路稳定裕度评估方法,给出了在姿态保持功能下进行稳定裕度评估时所需观测点的选取思路。通过简化真实飞机纵向控制律及飞机方程,建立测试模型,经过仿真分析和验证,提出了带有姿态保持功能的飞控系统稳定裕度的评估方法。该方法已应用于某型号飞机地面试验。     

世界大型商用飞机飞控技术演变与发展分析

空客A320首次采用电传飞控系统之后,在新的民用飞机设计中,电传飞控系统成为飞行控制系统的唯一选择。而飞控计算机作为其核心部分,必须具有高度的安全性和可靠性。介绍波音和空客两大公司系列飞机的典型电传飞控系统,并进行了分析比较,最后陈述了其发展趋势。     

电传飞控驾驶杆操纵系统的动力学仿真分析

对电传飞控驾驶杆操纵的机械传动部分采用CATIA和LMS／MOTION动力学仿真软件进行动力学仿真,对该操纵系统的杆力、杆位移及阻尼特性进行分析,提供直观和形象的杆力信号传递过程,同时验证其提出的设计参数的正确性和合理性。     

电传飞控共模适航要求及审定考虑

梳理和分析电传飞控系统共模相关适航要求,创新建立“电传飞控系统共模认知-控制审定流程模型”并提出针对共模问题的审查原则和考虑,有助于全面分析、识别并确定可能的共模失效、提出独立性设计要求,权衡设计解决方案等。应用该模型和审查考虑对某机型电传飞控系统有关复杂电子硬件差错共模的审查案例开展分析,识别确认共模因素和共模失效并分析各设计方案的可行性。研究成果对电传飞控系统及其它复杂系统共模的审查和设计具有指导和借鉴意义。     

战斗机综合设计仿真系统中的飞控系统模型

通过分析飞控系统各环节对飞机动态特性的影响及第三代战斗机控制律的特点,为战斗机综合设计仿真系统建立了飞控系统模型。该模型是能够反映飞控系统功能的简化模型。通过对飞控系统各项功能与特点的检验,对飞控系统简化模型进行了验证。验证结果表明,所建立的简化飞控系统模型能够满足战斗机综合设计仿真系统的需要。     

电传飞控战斗机大迎角特性飞行试验

叙述了电传飞控第三代战斗机的“无忧虑”设计概念和大迎角特性飞行试验的必要性,在此基础上简要介绍了电传飞控第三代战斗机进行大迎角特性飞行试验的目的、试验中的预测研究体系、试验的程序和渐进逻辑,还介绍了试验中可能的技术风险以及试验风险的控制措施。对于了解和进行电传飞控第三代战斗机大迎角特性飞行试验具有一定的参考价值。     

基于CMAC与PID并行控制的舵伺服系统的优化设计

针对导弹飞行中的舵伺服系统所存在的不确定性和非线性时变等特点,采用常规控制系统难以适应这种不确定性,文中提出采用现代控制理论与经典相结合的方法——自适应神经网络CMAC与PID并行控制对舵机伺服系统进行优化设计。首先,在分析舵系统基础上,设计出了具有一定适应性的舵伺服系统的总体方案;然后,建立了基于CMAC与PID并行控制的舵系统控制器;最后,经MATLAB仿真,结果表明并行控制能够较好适应多种不确定性;并能够快速准确的对舵机进行跟踪控制。     

武装直升机横航向解耦控制研究

应用现代控制理论中的特征结构配置法,设计了武装直升机横航向增控增稳控制系统,并通过特征向量的选型使横航向两通道实现解耦,考虑舵回路后,利用增广的模型矩阵,通过特征配置求出输出反馈控制律,进而与指令模型,机械通道传动比一起构成解耦控制的系统结构图,数字仿真结果表明,系统具有良好的解耦控制效果和闭环特性。     

翼型舵面偏转非定常流动数值模拟

针对NACA0012翼型舵面偏转问题,数值模拟了不同参数对翼型气动特性的影响。基于非结构动网格技术,采用ALE有限体积描述下的二维可压缩非定常N-S方程,计算通量采用Vanleer格式、时空二阶格式,利用Venkatakrishnan限制器抑制数值振荡。非定常计算结果表明,NACA0012翼型绕1/4弦点作周期性俯仰振动的升力系数和俯仰力矩系数结果与实验数据吻合良好,验证了数值方法的准确性;在翼型舵面表面有分离区产生,升力系数和俯仰力矩系数形成滞回环,在亚声速情况下,滞回环幅值较小,进入超声速阶段以后,幅值增大,随着翼型间缝隙宽度逐渐增加,翼型升力系数和俯仰力矩系数与无缝翼型相比逐渐降低。     

导弹的最小方差容错控制

提出了一种新的容错控制方案:随机参数最小方差控制。在这种方案中,控制对象被表达成为参数具有概率分布的随机模型。容错控制是随机参数和随机噪声情况下的最小方差控制。针对舵机回路传感器故障,设计了地空导弹容铅控制系统,并进行了数字仿真。结果表明,当导弹控制系统发生故障时,常规最小方差控制失效,但最小方差容错控制具有良好的动态响庆性能。     

一种飞机低空下滑定高控制方案改进设计及仿真

飞机低空下滑定高飞行是飞机着陆飞行阶段中的重要一环,其下滑改平飞行轨迹的优劣及轨迹控制精度的高低对飞机的安全着陆至关重要。为此设计了一种低空下滑定高控制方案,即:内回路采用均衡式反馈舵回路,外回路加入俯仰角信号+延迟接入高度定高系统的控制方案。为验证该结构方案的准确性,对其作了大量仿真研究,仿真结果显示,所设计的结构方案及其控制规律可使下滑定高控制系统的动、静态性能得到明显改善。     

某高速着陆无人机方向舵纠偏控制设计及性能分析

无人机高速着陆过程中,由于侧风或初始干扰导致的滑跑侧偏极其危险。基于高速状态下方向舵纠偏效率高的特点,建立某无人机高速着陆动力学模型,设计方向舵纠偏控制策略,并基于Matlab/Simulink平台建立无人机滑跑非线性动力学模型及方向舵纠偏控制模型;对具有初始1°偏航角和1m/s持续垂直侧风情况下的无人机着陆工况进行仿真分析,并通过控制着陆速度、着陆初始姿态角和侧风强度,分析纠偏控制系统的性能。结果表明:所设计的纠偏控制系统具有一定的航向纠偏和抗持续侧风能力,最大侧偏距小于3 m,偏航角小于5°,较好地实现了高速滑跑阶段的侧向纠偏性能。     

局部等厚度的共翼型舵对潜艇尾流场优化效果研究

潜艇桨盘面伴流的不均匀性是影响螺旋桨在工作时产生振动和噪声的关键因素,潜艇指挥台围壳和尾舵产生的马蹄涡是导致桨盘面伴流不均匀性的重要原因。为了抑制尾舵处形成的马蹄涡,设计了一种局部等厚度的共翼型舵,通过数值模拟研究了其对尾流场不均匀性的改善效果。结果表明,局部等厚舵可以使尾流场相比非共翼型舵不均匀度下降40%以上,并且在相同舵角下舵力显著增大;安装局部等厚舵的同时在围壳处安装消涡片可以使不均匀度下降60%以上;减小局部等厚舵的最大厚度和增大首部曲率都可以进一步改善尾流场,且舵力不受损失。局部等厚舵形式简单,对尾流场和舵力改善效果显著。     

基于DSP的数字化电动舵系统改进设计

对某型基于N80C196单片机的数字电动舵系统进行了改进设计,利用DSP控制技术对其数字控制器升级改造,在数字滤波、控制算法和舵系统的响应快速性、静态稳定性等方面进行了研究,并进行了舵系统DSP控制器的研制和调试。针对改进的舵系统提出了一种分段PID／变结构复合控制算法,完成了DSP数字化舵系统的硬件设计和软件设计,采用C语言和汇编语言进行DSP控制器编程。通过实验测试运行结果和计算机仿真结果的对比,以及对通频带的测试,说明了改进设计电动舵系统的DSP控制器的有效性。     

含间隙折叠舵面的主共振响应分析

研究了含间隙折叠舵面的主共振响应.建立具有沉浮和俯仰间隙的二元舵面振动微分方程,两个运动方向受到同频简谐外激力.采用平均法求解系统的主共振周期解,结合数值法对方程组进行数值求解,研究系统主共振,得到振动幅频响应曲线.分析间隙、外激力、固定预载对于折叠舵面主共振的影响,结果表明：随着间隙增大,主共振响应曲线整体向左移动,非线性特点越来越突出,开始出现振幅跳跃和滞后现象;随着外激力增大,间隙范围内响应所占比例降低,非线性的影响也随之降低,系统振动特点接近线性;随着固定预载增大,共振形态变化较大.     

直驱阀控制系统设计及验证

为提高直驱阀系统的动态特性和稳定性,设计了1种位置环加电流环的直驱阀双闭环控制系统,其中位置环采用比例积分控制加相位超前校正,电流环采用比例积分控制。在MATLAB平台上,开展了电流环仿真、位置环的参数辨识以及仿真;在由DSP和FPGA构成的验证平台上,开展了试验验证,电流环与位置环的控制效果与仿真模型均一致,获得了400 Hz以上的电流控制带宽和25 Hz以上的位置控制带宽。研究结果表明:此控制器设计及校正方法可有效提高直驱阀系统的动态特性和稳定性。