神经网络及其在飞行器建模与控制中的应用

综述了近年来人工神经网络在飞行器系统建模与控制中的应用研究概况，首先给出了在系统建模与控制中的几种常用神经网络模型及其学习算法，进而介绍了人工神经网络在系统建模与控制，尤其是在飞行器建模，控制与故障分析中的应用现状，最后，就人工神经网络在解决飞行器非线性系统建模，智能控制和飞行故障分析方面的发展前景进行了讨论。     

飞行试验数据处理中心计算机系统

本文简要介绍飞行试验中心计算机的总体试验、设备配置、所承担试飞数据处理的任务范围和适应能力以及在试飞数据处理系统中的地位和作用。重点介绍了中心机系统的主体设备－ＣＹＢＥＲ９７２－３１和ＣＤ４６８０－２０２这两种结构、性能和规模完全不同的计算机系统的硬、软件配置、外设特性和体系结构特点。另外还介绍了中心机系统的网络结构简况。     

实时高可用测控集群管理控制节点设计

为提高飞行器试验任务中的实时测控数据处理能力,满足高并发、大容量、强实时、高可靠的试验数据处理需求,基于实时操作系统建立了一个计算功能强大、实时性强、可靠性高的测控集群系统。为实现实时测控集群系统的原型开发,通过研究负责节点管理和任务分配的集群管理控制节点的功能,分别对系统监控软件、负载均衡软件和人机交互软件的详细设计方法开展了研究,重点解决了节点信息收集、任务分配、负载均衡、双工冗余热备份、人机交互、节点控制等技术难题,保证了实时测控集群系统的实时性和可用性,为系统软件原型开发奠定了技术基础。     

发刊词

飞行器测量和控制系统是发展宇航事业的重要一环。建立和完善测控系统,是实现空间计划的必要条件。测控系统包括对飞行器的跟踪、测量、控制、数据处理、以及有关的通信联络、时间统一勤务等方面。它涉及的科学技术领域广,协作面宽,需要加强领导,统一协调,组织各方面的力量,联合起来进行科研和技术攻关。为了在科研和技术上互相交流,中国宇航学会成立了飞行器测控专业委员会,以促进这项工作。     

飞行器飞行大气数据传感技术发展现状与展望

飞行器飞行大气数据传感技术是现代飞行器全包线飞行控制、通信导航和武器打击轨迹精确控制获取飞行大气参数测量的关键或重要途径。回顾了飞行器飞行大气数据传感技术发展历程,阐述了技术跨代发展的驱动因素和系统架构设计、压力受感与传递转换、参数解算模型设计、复杂气象环境适应性设计、系统校准与飞行验证五项关键技术解决情况,分析了现有技术的不足与缺陷,从现代飞行器发展与应用需要出发,结合工程技术研究成果,提出了飞行器飞行大气数据传感技术未来重点发展方向。     

基于Vxworks的航空传感器数据采集系统设计分析

航空领域中数据采集系统设备有着信号种类多、数据信息量大、实时传输性强等特点,针对以上特点,数据采集系统必须满足数据采集的并发性、数据分析的正确性、数据传输的可靠性和数据处理的实时性等条件。因此采用Vxworks作为传感器处理系统,利用其多任务并发的特性进行数据采集和数据处理,并与目标机系统协同工作,共同完成数据应用。     

无人空中作战系统关键技术研究

探讨了部署无人空中作战系统所需的关键技术,包括无人有人系统之间进行无缝互操作技术、自主飞行控制技术、以及为部署与使用多机系统、适应网络中心战需求的指挥控制技术。探讨了为满足无人空战的需求,在无人机设计中应注意的指挥控制、操作控制与自主控制之间的关系,提出了应将自主融入以人为中心的指挥控制中,以人机系统的整体效能最大化为设计目标。     

微型飞行器控制与导航系统研究

在介绍了微型飞行器的概念及其功能特点的基础上,探讨了固定翼微型飞行器控制与导航系统的结构。针对我校研制的固定翼微小型飞行器,提出了一种控制与导航系统方案。最后,指出了微型飞行器控制与导航所面临的主要技术问题及其解决思路。     

基于风洞虚飞实验的双向飞翼纵向控制研究

双向飞翼飞行器作为针对空天飞行器宽速域飞行要求所提出的新概念飞行器,其独特的几何外形和模态转换方式为解决宽速域高升阻比设计矛盾提供了新的研究思路。首先,设计了一种双向飞翼飞行器,并开展风洞静态测力实验和虚飞实验,通过实验发现此类飞行器纵向静不稳定裕度过大,而纵向控制舵面不能提供足够的纵向控制能力,从而导致飞行器的纵向可控姿态角处于一个偏小的范围内。针对该问题,采用舵面吹气主动流动控制技术分别对低速及高速两个模态下纵向姿态的控制效能进行研究。研究结果表明,舵面吹气控制能有效提高两个模态下升降舵对纵向姿态的控制效能,同时提高纵向姿态角可控范围。     

低空飞行器变质量矩控制响应特性研究

在建立碟形飞行器变质量矩控制数学模型的基础上,对低空飞行器变质量矩控制的响应特性进行了仿真研究。结果表明,变质量矩控制将使飞行器状态产生扰动。分析认为,空气动力在控制过渡过程中发生突变导致了这种扰动的产生。空气动力的这种影响在低空飞行器变质量矩控制系统设计中必须加以分析和考虑。     

AB PLC在天然气SCADA系统中的冗余设计

基于网络控制的PLC冗余系统,通过设备实现冗余所需的自动事件同步和无扰动切换,不会丢失信息,无需切换时间.避免由于单个CPU故障造成系统瘫痪,系统故障率接近于零,保证系统的可靠性、稳定性和实时性.提出在天然气SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统中,采用Rockwell公司的ControlLogix PLC冗余系统,利用以太网和ControlNet控制网构建了系统的硬件组网冗余方案,实现数据的采集和对现场设备的自动控制,在实际的应用中取得了良好的效果.     

Application of a Highly Parallel Processor to Radar Data Processing

The application of a highly parallel computer known as PEPE (Parallel Element Processing Ensemble) to radar data processing is described. The PEPE computer consists of a large number of identical processing elements which operate in parallel and are controlled by a common control unit. Each of the processing elements is assigned to a particular radar target such that many targets can be tracked in parallel. PEPE is designed to augment a conventional computer rather than to stand alone. The total data processing load associated with a radar tracking system is distributed between PEPE and the sequential machine in a manner than maximizes the overall system efficiency and desensitizes the system performance to fluctuations in traffic levels. The use of PEPE provides very high data processing throughput potential to a radar data processing system.     

Linux下无人机软件故障注入系统研究与设计

基于linux系统的软件故障注入方法,设计了一个软件故障注入系统UAVFI_L,采用硬件覆盖和故障模型的方法,模拟无人机系统的硬件故障,并着重讨论了在总线上注入故障的试验策略。最后用一台工控机和飞控计算机通讯,注入故障。故障注入试验结果表明了这种方案的正确性和可行性。     

Future architecture of flight control systems

The development of fault tolerant embedded control systems such as flight control systems (FCS) are currently highly specialized and time-consuming. We introduce a conceptual architecture for the next decade control system where all control and logic are distributed to a number of computer nodes locally linked to actuators and connected via a communication network. In this way, we substantially reduce the life-cycle cost of embedded systems and attain scalable fault tolerance. All fault tolerance is based on redundancy. Our philosophy is to cover permanent faults with hardware replication and handle all error processing caused by both permanent and transient faults with software techniques. With intelligent nodes and use of inherent redundancy we introduce a robust and simple fault tolerant system that utilizes minimum hardware and has bandwidth requirements of less than 300 kbits/s, which can be met with an electrical bus. The study is based on an FCS for JAS 39 Gripen, a multi-role combat aircraft that is statically unstable at subsonic speed.     

VXI or PXI test system improvement using DSP

The results of a study into the use of distributed digital signal processing (DSP) at the instrument level in a VXI and PXI based test system and the effects on test time. One of the limiting factors in testing mixed signal or analog devices using standard bus based instruments is the transfer speed from the instrument to the controlling computer of large amounts of waveform data. This is important as these types of tests use non-deterministic, quantized signals that must be mathematically processed to extract test information. This processing can either be done at the instrument or at the central controller. If the processing is done at the instrument then only the results are transferred to the controller. If the controller does the processing then the raw data must be transferred to and from the instrument. Using two instruments, one in VXI and one in PXI, this paper measures the effects of typical tests contesting the measurements as done in the central processor as opposed to a distributed DSP processor in each instrument For each acquisition instrument, tests were implemented by capturing the data and moving it to the controlling computer where it was processed to extract test results, or by using the instruments on-board DSP so only the final test results were set to the controlling computer. The study results show that a significant improvement in test time can be made by selecting "smart" instruments for the test system when using PXI or VXI based instruments.     

临近空间艇载计算机余度管理策略研究

平流层飞艇是可靠性要求很高的系统,需要由具有容错能力的艇载计算机来进行控制和管理。针对艇载计算机采用的余度结构进行了软件管理策略的研究和设计,提出了基于异构总线的握手机制节点故障检测方法、基于“看门狗”与“心跳”相结合的 CPU 故障检测方法、基于节点健康矩阵的互援式总线重构方法及基于有限状态机的多 CPU 并行处理系统自适应重构方法。故障注入试验表明,艇载计算机在遇到故障时能实时检测出故障,诊断故障类型,并对故障进行处理,实现系统重构,保证了平流层飞艇长期驻空时的安全飞行。     

带FDI算法的无人机组合导航姿态确定控制系统设计

无人机导航系统的作用是提供导航数据给飞控计算机作为制导和控制用,因为飞控计算机的性能在很大程度上依赖于导航数据,导航系统的某一个错误可能会导致整个无人机的失败,因此,导航系统应具有故障检测和隔离(FDI)算法,介绍了一种用于无人机导航的FDI和低成本的组合导航系统,硬件包括低成本商业用MEMSIMU、GPS接收器、磁力计和导航计算机,软件包括带FDI算法的卡尔曼滤波。     

机载火箭发射器新型智能检测系统的设计与研究

为了对火箭发射器的各种故障进行快速准确的检测,提出了机载火箭发射器新型智能检测系统.介绍了该系统的硬件构成及软件程序设计.该系统以IPC-610型工业控制计算机为核心,在测量绝缘电阻模块中,采用直流升压技术,将9V直流电经过直流升压达到500V,实现了对发射器绝缘性能的精确测量;在故障诊断中,采用故障树模式对发射器的所有可能故障进行统计分析,实现了对故障位置快速准确的确定;在软件设计中,采用虚拟仪器技术并用Visual C 软件编程,使该系统具有操作简单和可靠性高等优点.     

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。     

角速率平台伺服机构的智能控制与容错研究

介绍了角速率平台伺服机构智能控制研制进展。用单片机控制,对角速率反馈通道实现了2次故障判别、1次系统重构。用Fuzzy控制建立了相应隶属函数,确定了故障判别阈值。实验表明系统工作稳定,故障的Fuzzy差别合理,故障通道切换平稳,重构后系统工作仍正常。