伪逆法在飞行控制系统中的应用研究

伪逆法在飞行控制系统中已被广泛的应用，可以解决舵面指令重分配等问题。本文介绍了伪逆算法的理论基础，并结合算例重点分析了伪逆法在应用时需要满足的一些条件，针对飞行重构控制系统提出了具体实现的算法。     

新机研制中总装装配指令策划研究

针对新机研制过程中总装装配指令编制存在的各类瓶颈问题,通过分析指令策划的作用,提出借助前期指令策划彻底解决指令问题的思路,并对实现指令策划的路径进行了分析研究。在对数模进行装配单元划分的基础上,形成总装指令目录及含装配顺序的装配指令树,用于指令编制及其他业务域的工作准备。同时,充分分析指令策划的技术难点,给出一套对指令策划结果合理性的验证、优化方法,把指令编制、指令策划与型号实践验证有机统一起来,为新机研制指令策划工作提供理论支撑,为指令编制工作明确可靠依据,确保型号指令体系可行、有效。     

采用差错控制技术降低遥控指令差错率的算法

分析了造成遥控指令差错的原因,阐明了提高指令正确执行的方法,针对某系统可能出现的虚指令、误指令两种错误模式,提出一种差错控制方法,在指标一定的情况下,给出虚指令概率、误指令概率的计算,进行了计算结果比较,并对方法进行了验证。     

一种带有过渡因子的下压指令设计方法

针对高超声速飞行器由滑翔段转入下压段的过程中运动状态无法快速与制导律进行匹配,从而引起弹道震荡的问题,设计了一种带有过渡因子的下压指令,改善了飞行器的过渡品质。首先,分析了高超声速飞行器平衡滑翔弹道,提出了平滑过渡的基本条件,并引入了一次函数、多项式、正弦、指数形式的过渡因子;然后,设计了3种带有过渡因子的下压指令;最后,通过仿真验证了下压指令的合理性。结果表明,该算法设计出的下压指令计算量小、制导精度高,且具有一定工程应用价值。     

民用飞机偏航控制系统设计策略

偏航控制系统是保证飞机安全飞行的关键系统,方向舵是偏航控制主要操纵面.针对方向舵主-主-主余度配置,设计其权限管理和故障重构策略;针对偏航阻尼功能闭环控制方式的特点,设计其指令表决及弹性模态之间的不良耦合规避策略;实现一种高安全性和高可靠性的偏航控制系统.     

飞机引导控制指令研究

飞机引导控制指令的选择直接影响到飞行控制性能,对引导控制指令的种类和优劣进行研究具有重要意义。首先,以纵向为例,分析认为可选择的引导控制指令有俯仰角指令、法向过载指令和垂直速率指令;然后,在几个合理假设的基础上,采用理论分析方法对上述三种引导控制指令进行比较,所得结论如下:在抑制风对迎角、高度的干扰,以及抑制参数摄动对高度的干扰等方面,能力由高到低分别为过载指令、垂直速率指令和俯仰角指令。最后,通过仿真对上述结论进行了辅助验证。     

基于纯硬件电路的三余度信号表决器设计

针对数模混合式机载控制系统输出的多余度控制信号、模拟式机载控制系统设计中余度输入输出信号综合难度大的问题,对较典型的三余度信号设计了纯硬件的表决器。利用高增益运算放大器对最小及最大信号输入作用的正反饱和特性,并通过将正反饱和作用相互抵消的方法,实现了模拟三余度信号的中值选择;借助于继电器的对电压控制信号的自我识别方式,实现了三余度电压控制信号的多数表决。仿真及测试表明,所设计的三余度信号硬件表决器能够简单有效地解决数模混合式控制系统三余度指令输出的综合问题,以及模拟备份控制系统三余度信号的输入与输出表决,从而能够简化余度系统的设计,提高系统可靠性。     

工程指令单机执行监控方法研究

工程指令是工程文件系统中最为复杂的,在分析了工程指令有效性、期限等组成因素与编制、反馈、延期等文件流程的基础上,提出了工程指令文件的监控流程设计方案,实现了对工程指令单机执行状态的有效监控。该方案同时可以进行扩展、应用到所有工程文件的执行监控上,实现航空工程文件系统的执行监控。     

余度舵机系统的性能降级与可靠性分析

余度舵机是电传飞控系统的关键部件,其通道间存在着较严重的力纷争现象。在建立四余度舵机数学模型的基础上,研究了力均衡算法,对四余度舵机一次故障、二次故障情况下的性能降级和可靠性进行了仿真分析。仿真结果标明,优化的力均衡算法可以有效解决力纷争的问题,四余度舵机可以在一次故障、二次故障的情况下持续工作。采用动态故障树分析方法进行了四余度舵机可靠性分析,证明了其具有非常高的可靠性。     

单浮点cordic算法的FPGA实现及其在导航算法中的应用

本文从提高导航算法中三角函数运算速度的角度出发,设计了双模式IEEE-754标准单浮点精度的cordic算法,在保证运算精度的前提下,最大限度的优化了资源和速度,整个算法消耗1.2K的逻辑资源,系统时钟可达100M,在单浮点精度的范围里,可以在66个时钟周期内完成正弦,余弦和反正切的运算,并且作为用户自定义指令成功添加到niosⅡIDE中。整个算法占用面积小,速度快,使用方便,在导航算法以及其他涉及三角函数运算的场合中有很强的应用价值。     

终端区域4D导引的高度剖面与速度剖面研究

对终端区域４Ｄ导航中高度剖面和速度剖面生成的基本算法进行了研究。结合已经开发的水平轨迹计算方法,生成终端区域的３Ｄ飞行剖面和速度剖面,然后产生４Ｄ导航指令,利用已生成的４Ｄ导航指令可在终端区域引导沿直线或曲线飞行的飞机在规定的时间到达指定地点,从而实现终端区域的４Ｄ导引。最后对某民航运输飞机进行了数值模拟,由计算中看出风对４Ｄ导航的速度剖面有较大的影响,结果还表明该方法计算量小,只需输入少量的参数     

一种基于最小二乘拟合的数据关联算法

针对点航关联在多目标跟踪中精度与实时性难兼顾的问题,提出了一种基于最小二乘拟合的点航关联算法。首先采用滑窗将历史航迹截断,采用最小二乘法在不同维度分别拟合、外推融合航迹历史信息条件下的航迹点,增加外推点的多样性及信息量。同时定义了5种全概率关联事件,提取传统滤波方法的预测点,将拟合外推点与滤波预测点融合,使归属判决更加准确。最后分别推导了不同事件发生时的状态更新方程与误差协方差更新方程,给出了其中参数的确定方法。经仿真数据验证,与经典的最近邻域法和联合概率数据互联算法相比,所提算法能够更好地兼顾精度与实时性,且计算复杂度较低,易于工程实现。     

三维制导的几何方法与鲁棒控制方法

 在考虑导弹速度和目标速度均为时变的情况下,将微分几何方法与李雅普诺夫稳定理论结合起来,提出了一种导弹三维导引规律设计新方法。对机动目标,PPNG方法的主要问题是在导引末段,它要求导弹在俯仰和偏航通道上具有较大的加速度,为了解决这一问题,本文应用基于李雅普诺夫稳定理论的鲁棒控制方法,提出了一种三维鲁棒制导算法。这种方法在导引末段不需要过大的加速度命令,不需要知道目标精确的加速度和速度方位信息。     

On the Problem of Improving the Flight Safety in Manual Control of the Aircraft

This paper considers the problem of improving the flight safety in manual control of the aircraft. In order to prevent stalling, an algorithm of forming the pitch guidance commands is proposed. The effectiveness of this approach is confirmed by simulation of a closed-loop system “aircraft–pilot”.     

How well does voice interaction work in space?

The methods and results of an evaluation of the Voice Navigator software package are discussed. The first phase or ground phase of the study consisted of creating, or training, computer voice files of specific commands. This consisted of repeating each of six commands eight times. The files were then tested for recognition accuracy by the software aboard the microgravity aircraft. During the second phase, both voice training and testing were performed in microgravity. Inflight training was done due to problems encountered in phase one which were believed to be caused by ambient noise levels. Both quantitative and qualitative data were collected. Only one of the commands was found to offer consistently high recognition rates across subjects during the second phase     

基于布谷鸟搜索算法的一类变体飞行器容错控制

针对一类存在执行机构故障的分布式结构变体飞行器的控制分配问题,结合整数规划理论,提出一种基于布谷鸟搜索算法的容错控制方法。首先,设计虚拟控制指令,使得系统状态能够很好地跟踪参考模型;然后,将执行器概率性故障与饱和约束转换为整数规划问题中决策变量的约束,从而将执行器控制分配问题转化为一类整数规划问题;最后,采用改进的布谷鸟搜索算法进行求解,得到实际的执行器控制分配指令。仿真结果表明,在执行器存在概率性故障的情况下,该容错控制方法较无容错策略的情况能够有效提升系统的跟踪性能;与遗传算法相比,该算法得到的执行器控制分配结果更加精确。     

Q-learning强化学习协同拦截制导律CSCD

为实现多枚导弹协同拦截机动目标,提升拦截效能,提出了一种Q-learning强化学习协同拦截制导律。首先,基于逃逸域覆盖理论,建立了非线性多弹协同拦截模型。其次,以视线角速率为状态,依据脱靶量构造奖励函数,通过离线训练生成强化学习智能体,并结合传统比例制导控制方法,构建基于强化学习的变导引系数制导律,实时生成实现协同拦截的制导指令。最终,通过数值仿真验证了所提算法的有效性和优越性。     

民用航空器注册号识别的鲁棒性方法研究

为了提高空管自动化水平并降低运行成本,提出一种基于计算机图像处理技术的民用航空器注册号识别方法.首先将全局阈值分割算法与形态学分割算法结合,实现对航空器图像中注册号的精确定位.然后采用主成分分析法解决注册号倾斜校正问题,并分别针对粘连和非粘连情况的注册号字符进行有效切割.最后利用基于特征提取的模板匹配算法,完成对注册号字符的准确识别.在此基础上,基于MATLAB搭建实验测试平台对上述方法进行仿真验证.实验结果表明,方法能够针对不同角度拍摄的航空器图像快速、准确地识别其注册号,单幅图像识别耗时在0.5 s左右.相比于其他方法,在图像拍摄方面要求较低,有效性与鲁棒性较高,计算速度较快,可以满足实时监控的需求.     

复合材料层压结构铺层顺序优化设计特征提取算法

受在感知过程中抓住主要特征的启发,结合复合材料层压结构优化问题的特点,借鉴遗传算法、蚁群算法等模拟进化优化算法的流程,提出1种"特征提取"的优化算法。根据目标函数值f(→Xj)(j=1,2,…m)的大小,对相应的m个设计变量向量→Xj=(x1,j,x2,j,…,xi,j,xn,j)(j=1,2,…m)进行排序;在一定的"背景噪声"S下,根据"特征提取"指示向量P提取群组中较优方案的共同特征,生成m个新的设计变量→X′j。算例验证表明,所提出的算法是有效的。     

利用受限张力的拖曳变轨欠驱动姿态稳定策略

在空间绳系拖曳变轨中,目标和平台形成一种哑铃型绳系系统,且仅依靠有限的平台推力和系绳张力来抑制系绳的摆动。针对此类输入受限的欠驱动控制问题,提出了一种利用受限张力的姿态稳定策略。首先,推导了组合体姿态动力学模型。然后通过数值求解姿态平衡方程得出理论面内姿态指令,再采用高斯伪谱法对其优化获得实际指令。最后,基于分层滑模理论设计欠驱动张力控制律,并嵌入抗饱和模块以缓解张力饱和。仿真表明空间平台能在正向有限的张力控制下,平滑地收放系绳使面内角和绳长跟踪实际姿态指令。此外,所提策略对目标体摆动和传感器误差也具有良好的鲁棒性。