基于μC/OS-Ⅱ的无人直升机飞行控制软件设计

飞行控制软件是无人直升机飞行控制的核心,随着对先进无人直升机的性能要求越来越高,无人直升机的控制系统功能越来越复杂,飞行控制软件的设计也越来越重要。本文基于μC/OS-II实时内核详细介绍无人直升机飞控软件模块化的设计方案,提出基于μC/OS-II的飞行控制软件的任务划分和任务通信等技术。该方案能很好得满足系统对实时性的要求,同时能大大降低了开发难度,提高了可读性和可维护性。并且该方案已经在某小型无人直升机飞行控制系统中得到了很好的验证。     

某型直升机半物理仿真系统的设计

飞控计算机是现代直升机控制的不可缺少的设备,研制功能完善的高性能飞控计算机是直升机发展的重要一步。在飞控计算机应用到直升机上之前,需要对其进行较为全面的仿真测试。本文结合飞行控制律的设计,开发了用于对飞控计算机进行全面测试的半物理仿真系统。主要完成了模型的建立和仿真;研制了基于嵌入式操作系统VxWorks及仿真工具软件MATLAB的主仿真系统,并进行了调试。通过对其开环和闭环的调试以及仿真结果的分析表明,该系统对发送的飞机姿态信息能够进行实时显示和处理,满足飞行品质技术指标要求,半物理仿真结果可真实可靠地反映直升机的飞行过程。     

基于逆控制和模糊逻辑的直升机飞控系统设计

提出了一种基于模型的逆控制技术与基于规则的模糊控制技术相结合的直升机飞控系统设计方法，以解决当直升机数学模型不确定时飞控系统的设计问题，并设计了相应的逆控制器及模糊控制器。仿真结果表明，所设计的飞控系统具有良好的动态响应、较强的鲁棒性及满意的解耦效果，在直升机飞行控制系统的设计中有一定应用价值。     

航模直升机微型组合导航与控制系统研究

以JR-260型航模直升机为研究对象,基于嵌入式Linux操作系统,开发一套微型组合导航与控制系统。系统硬件采用了组合导航系统MNAV100CA和嵌入式飞行控制计算机Stargate,集成了固态的加速度计、角速率传感器、磁航向计、大气机和GPS接收机,以及R/C接收机脉位调制（PPM）航模舵机接口。软件设计采用扩展的卡尔曼滤波和状态监视方法实现了导航系统设计,基于实时Linux线程机制编制了航模舵机的驱动程序,以802.11b无线网络实现空中飞参信号的实时下传,并在便携式地面站上实现了实时监控功能。     

某型直升机飞行控制系统仿真研究

介绍了基于M ATLAB开发的某型直升机飞行控制系统仿真软件包及快速原型的开发,说明了系统各单元的模型及系统仿真的实现。并对飞控系统的所有功能进行了仿真验证,仿真结果表明,控制系统的设计合理可行。在某型直升机飞行控制系统的设计过程中,本软件取得了较好的效果,对控制律的设计及验证发挥了较好的作用。     

高级语言在数字飞行控制系统中的应用

为跟踪90年代由高级语言开发飞控实时软件的总趋势,本文综述了高级语言在飞控中应用前景;归纳了编译器效率指标、编译器与目标计算机、软件生产率等问题。还简要地以C语言开发某直升机数字飞行控制系统为例,对高级语言开发实时飞控软件作了初步探讨,叙述了方法步骤,仿真验证手段及其结论。     

民用直升机电传飞控系统适航专用条件分析

先进电传飞行控制系统能够在很大程度上提升民用直升机的操纵性与稳定性,但这种新颖设计给安全性的评估带来了巨大挑战。传统的适航条款可能无法完全覆盖电传飞控直升机的设计特征,需要制定相应的专用条件来判断直升机设计是否满足适航要求。本文围绕直升机电传飞控系统结构交联、操纵权限感知、飞行机组告警、飞行包线保护、指令信号完整性五种专用条件,指出专用条件关注的技术内容;说明条款制定的背景和意义,给出现有的符合性方法及验证技术,并提出直升机电传飞控在型号论证和设计过程中的关键技术问题。本文研究可为民用直升机的适航设计与审定提供一定参考。     

直升机模型跟踪光传飞控技术研究

本文以某型直升机为对象，构建了基于显模型跟踪控制的直升机4通道电／光传飞控系统的地面验证系统。通过电／光传贴地实时飞行仿真对比验证表明，本文所开发的数字量之间的串行光传技术及模拟量脉冲编码数字化光传技术是可行的，从而为我国直升机由电传向光传系统发展作必要的技术储备。     

飞控系统实时数据记录器的设计实现

在以往直升机科研试飞阶段,往往需要借助飞行参数记录器中记录下的飞行数据,并以此作为依据开展飞控系统排故和控制率调参工作。由于飞行参数记录器中记录的飞控系统参数的更新周期为250ms,不能满足飞控系统实时性的要求;而且飞行参数记录器所记录的对象是面对全机的,所以分配给飞控系统的存储空间有限,导致飞控系统参数记录的数据不全面。因此在某型直升机科研试飞阶段,需要一个飞控系统专用的数据记录器,用以实时记录下飞控系统所有的飞行参数及故障信息。文章提出并实现了一种用于实时记录飞控系统飞行参数的数据记录器。     

直升机模糊飞行控制系统的现状与发展

以经典的控制理论来设计直升机飞控系统便面临着不少的困难，模糊控制恰好在某些方面能弥补经典控制的不足。本文介绍了模糊控制系统的设计方法与发展，重点阐述了模糊控制在直升机飞行控制系统中的应用和现状。最后展望了直升机模糊飞行控制系统的研究方向。     

无人直升机飞行控制系统设计

基于直升机非线性动力学方程 ,在简化悬停和低速飞行模态的推力扭矩模型的基础之上 ,用多变量线性鲁棒控制、遗传模糊控制和非线性跟踪控制等 3种不同方法 ,设计了飞行控制系统 ,并通过各种飞行仿真验证了飞行控制性能 ,分析与比较了这 3种方法的特点     

直升机/发动机系统综合控制半物理仿真

基于直升机/发动机系统综合控制半物理仿真试验平台,针对直升机/发动机系统综合模型和综合控制算法进行数字与半物理仿真试验研究.提出了一种串级PID(proportional integration differential)+扭矩前馈+总距补偿的系统抗扰控制算法,并提出了基于机载简化发动机模型的多模式综合实时优化控制算法.试验结果表明:所建立的 直升机/发动机系统综合开闭环模型能够模拟发动机从起动到慢车再到直升机飞行的整个过程,自由涡轮转速超调量和下垂量均在4%以内,在不同飞行条件下,动静态品质均满足设计要求.本文还进行了综合系统多模式优化技术的半物理仿真,结果表明所设计综合控制律的良好工程应用前景.      

Design of Flight Control System for a Small Unmanned Tilt Rotor Aircraft

A tilt rotor is an aircraft of a special kind, which possesses the characteristics of a helicopter and a fixed-wing airplane. However, there are a great number of important technical problems waiting for settlements. Of them, the flight control system might be a critical one. This article presents the progresses of the research work on the design of flight control system at Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA). The flight control law of the tilt rotor aircraft is designed with the help of an inner/outer loop control structure and an eigenstructure assignment algorithm on the basis of a proper mathematical model already verified by the wind tunnel tests. The proposed control law has been born out through the construction of the flight control system and the flight tests. Now, the flight tests are still underway on a prototype of small unmanned tilt rotor aircraft. The results have evidenced the credibility of the aircraft design and the effectiveness of the flight control system for the tilt rotor working in the helicopter mode. A full envelope flight test is planned to carry out further researches on the flight control law.     

基于1773光纤数据总线的光传飞控系统

为完成直升机显模型跟踪光传飞控系统局域网的设计,对基于 MIL-STD-1533B多路传输数据总线协议的 MIL-STD-1773光总线协议进行了研究;提出了基于1773光总线的光传系统的开发思想和途径,并对光总线的硬件结构配置及软件实现进行了设计;构建了直升机显模型跟踪光传操纵系统的地面物理仿真验证平台,由给出的光传与电传对比仿真,表明所设计系统是正确并可行的,对开发光传操纵技术具有工程意义。     

武装直升机飞行控制系统和综合火/飞系统的组合智能控制

 讨论了专家系统与人工神经网络相结合的一种控制方法，并将这种方法成功地用于直升机飞行控制系统和综合火/飞系统的设计。同时，针对某型直升机用数字仿真证明了这种方法的优点和良好效果。     

基于LADRC的无人直升机轨迹跟踪

无人直升机轨迹控制系统是对多输入/多输出强耦合非线性系统进行解耦控制的系统。为解决无人直升机轨迹控制效果依赖于直升机物理参数的测量和辨识精度以及外部扰动大小问题,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的多回路无人直升机轨迹控制系统。首先建立无人直升机X-Cell的飞行动力学模型,并引入风切变、大气紊流和突风模型以更加准确模拟真实飞行环境;然后对X-Cell进行配平计算以验证动力学模型和配平算法的准确性,并选取一组配平值作为轨迹控制仿真的初始状态和操纵量;随后根据被控量的动力学方程阶次选取对应的一阶和二阶LADRC基本控制器,并结合时间尺度原理,自内向外依次构建无人直升机的姿态、速度和位置控制回路,将三回路串联从而建立了无人直升机轨迹控制系统;而后进行了稳定性分析,特征根计算结果表明轨迹控制系统镇定了X-Cell开环系统不稳定的动态特性;最后将该控制系统应用于各种扰动下直升机轨迹跟踪仿真,结果表明本文无人直升机轨迹控制系统能很好地实现带爬升率的"8"字形轨迹跟踪,且相比于基于比例积分和微分(PID)控制的轨迹控制系统,该控制系统具有更优的鲁棒性和抗扰性。     

直升机多模态控制律的全飞行包线设计

根据直升机飞行模态的特点,提出了一种的内／外回路控制结构,将不同飞行模态通过内／外回路结构有机地联系起来,不仅简化了直升机多模态控制律的设计,还简化了模态转换的控制器结构。最后,用这种结构将直升机多模态控制律的全飞行包线设计分解为内回路的控制器切换和外回路的模态转换,设计思路避免了传统的增益调参。     

基于AMESim的直升机液压助力器建模与仿真

介绍了直升机飞行操纵系统典型液压助力器的组成和工作原理,对助力器静动态性能分析方法进行了研究。综合考虑不可忽视液压刚度、结构刚度、摩擦、泄漏等非线性因素对系统的影响,建立了基于AMESim的助力器模型。利用该模型对直升机飞行操纵系统样例液压助力器进行仿真分析,将仿真结果和试验结果进行验证对比,结果表明仿真数据和试验数据基本吻合,较好地反映了实际系统的性能。因此仿真结果可以为直升机飞行操纵系统液压助力器打样设计和结构优化提供理论分析依据。