无人机飞控软件测试方法研究

飞控软件是无人机飞行控制系统的控制神经中枢,对无人机飞控软件进行有效的测试是保证飞控系统质量的重要手段.根据某型无人机飞控软件及其开发特点,提出一种与软件开发过程同步的、基于多个测试环境的软件测试模型,重点阐述该模型涉及的单元和配置项测试方法.测试结果表明,提出的测试模型,测试工作能有效地发现无人机飞控软件在不同开发阶段引入的不同类型的软件缺陷,有效地保障了无人机飞控软件的安全性、可靠性和质量.     

分布式无人机飞控设备故障诊断系统设计与实现

摘在认真研究现行无人机飞行保障需求的基础上,详细论述了分布式无人机飞控系统故障诊断系统的总体设计方案及软硬件实现方法,深入研究了故障检测算法和基于人工神经网络专家系统。介绍了组成系统的主机（工控机）、RS485网络和从机（飞控机）设计原理。经过模拟验证表明,该系统性能稳定可靠,完全可以满足部队需求。     

某三余度计算机及其接口模块工作模式设计

对于大型无人机系统来说,三余度电传飞控系统具有最合理的性价比。介绍某大型无人机三余度飞控计算机系统的总体设计和实现方案。系统采用相似三余度容错结构,通过高速交叉通道数据链和同步技术保证不同余度之间控制输出的时间和空间一致性。为增强系统处理能力,采用智能接口模块分担主CPU的工作,智能接口模块具有独立的BIT功能,采用双口存储器实现与处理器模块信息交互,硬件接口支持软件动态可配置。     

基于 LSTM的飞控系统状态监控

监测飞控系统状态参数是保证无人机飞行安全的重要手段。针对无人机飞控系统的组成特点和飞行控制律,设计并构建了基于长短期记忆网络(Long Short Term Memory Network,LSTM)的飞控系统状态监控模型。首先,利用无人机历史飞参数据训练模型,建立输入飞参数据与状态参数的回归映射关系;然后,利用训练好的网络模型,实时预测飞控系统的状态参数,通过对比实测值与预测值之间的差异,实现飞控系统的状态监控。选取无人机飞参数据进行实验,基于 LSTM的算法比反向传播神经网络(BPNN)、支持向量机(SVM)预测精度高,MSE平均值分别低 0.01和 0.26,MAE平均值分别低 0.05和 0.12。结果表明,所提出的方法能够有效监控飞控系统,为无人机飞行管理决策提供数据支持。     

无人机飞行控制半物理仿真系统设计

飞控计算机应用到无人机上之前,需要对其进行较为全面的仿真测试。本文设计了对飞控计算机进行全面测试的飞行控制半物理仿真系统。选用RTLinux作为操作系统,使用MATLAB Simulink建立某型无人机飞控系统仿真模型,采用RTW（Real Time Workshop）工具,自动生成优化的嵌入式实时仿真代码,在线调整模型参数并监视仿真数据。大量仿真试验表明：该方法能够较大程度地提高仿真代码的效率和可靠性,降低仿真软件的开发工作量,缩短开发周期,提高仿真软件的质量和仿真系统的性能,是一种值得推广的方法。     

多型飞控系统模拟器的设计

针对多型飞控系统模拟器的硬件设计,对模拟座舱、计算机网络系统和控制显示部分进行了较详细的介绍,着重分析了该系统软件设计中的软件结构及任务计算机模块、仿真计算机模块、仪表计算机模块和视景计算机模块所完成的功能,并对所采用的关键技术进行了论述。经反复调试和实验,该系统性能稳定、工作可靠,可用于多种飞机飞行控制及飞行力学研究。     

基于UML的无人机飞控系统建模

针对无人机飞控系统功能及其复杂而又难以比较全面的描述,提出利用面向对象统一建模语言UML对飞控系统进行建模,可直观地描述飞控系统,并可以从不同角度较全面地描述飞控系统。首先简要介绍了飞控系统的原理和功能,在此基础上,利用UML例图、类图、协作图、顺序图、活动图,分别从整体、静态、动态角度描述了飞控系统。使用这种方法对飞控系统建模可应用在无人机系统仿真建模中,对无人机系统仿真建模具有积极的研究意义。     

现代飞行控制系统的一体化仿真环境

介绍用于现代飞行控制系统综合仿真的一体化仿真环境ＦＣＳ－ＩＳＥ,可以支持现代飞行控制系统的众多的仿真实验任务,以验证飞控系统的软件的正确性、一致性。该集成环境具有友好的人机界面和开放性,是现代飞行控制系统设计和试验的重要工具。     

VxWorks下飞行模拟系统研究与设计

介绍了基于嵌入式实时操作系统VxWorks的无人机仿真系统。建立了无人机动力学及运动学数学模型,给出了气动系数的拉格朗日插值计算方法,采用一种全新的方法实现飞行模拟,即利用RTW接口下载飞机数学模型到VxWorks操作系统。最后给出了半物理仿真和全数字仿真的对比曲线,验证了仿真系统的正确性。该系统的研制成功,对于验证无人机飞控/导航控制律及加快无人机研制进度有重要意义。     

第一视角飞行模式设计与无人机着陆试验研究

设计了一种第一视角飞行模式,同时观察图像与导航数据来控制无人机飞行并实现着陆.第一视角飞行是一种基于无人机上加装无线图像传输设备,在地面看屏幕操控无人机的操作模式.无人机操纵员通过观察前视探测器拍摄的图像和导航数据控制遥控器,地面控制站捕捉遥控器的输出信号并把该信号通过数据链传至机载飞控系统,从而实现对无人机的控制.该飞行模式的实现,提高了无人机飞行的机动性,突破了小型无人机只能在本场着陆的限制,使无人机可以在远离本场情况下安全着陆.     

分层变结构可重构飞行控制系统设计

利用奇异摄动理论和变结构控制理论，针对飞行状态的时间尺度差异，构造了可进行角速率重构的内环变结构重构控制系统以及可进行角度重构的外环变结构重构控制系统；同时考虑操纵面偏转角度饱和及偏转速率饱和对系统的影响，设计出一种变结构可重构飞行控制系统。仿真结果表明，该方法具有较强的鲁棒性和较高的重构精度。     

变体飞行器控制系统综述

介绍了变体飞行器控制系统和涉及的控制理论问题。分析了变体飞行器的控制系统,指出变体飞行器的控制系统由变形控制层和飞行控制层组成。对变体飞行器的硬件结构和变体飞行器控制方法的研究现状进行了阐述。分析了集中式和分布式两种变形机械结构以及控制系统体系结构,提出采用总线网络连接变形结构的分布式元件。总结了变体飞行器需深入研究的变形控制和飞行控制问题,包括大尺度变体飞行器的飞行控制问题,通信受约束的大数目的驱动器的协调控制问题。     

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.     

航模直升机飞行控制系统的设计与实现

针对40Kg级的航模直升机的技术特点,构建了飞行控制系统的硬件架构,研制出来了基于DSP和ARM双CPU系统的飞控计算机;详细介绍了基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的DSP/ARM双系统的机载飞控软件架构和功能模块;最后,鉴于直升机控制的技术难度和航模直升机特殊的飞行特点,对航模直升机的控制思想、控制策略以及飞行试验提出了自己的认识和实施路线。     

某综合火力/飞行控制系统的设计

介绍了综合火力／飞行控制系统的基本组合，工作原理，对火力控制系统进行了解算，并以某型飞机为例，对其飞行控制系统进行了设计及仿真。     

一种通用型无人机飞行控制与导航系统

介绍一种通用型智能化无人机的飞行控制与导航系统的设计,阐述了系统组成、飞行控制功能、飞行管理功能和导航功能的实现,以及利用Tornado集成开发环境设计的软件系统。该飞行控制与管理系统,采用数字计算机作为核心控制部件,配以GPS导航系统、各种机载传感器、垂直陀螺和舵机等构成。具有手动遥控飞行、程控飞行和远距遥控加载数据三种飞行模式。手动飞行采用独创的开关指令式控制,可减轻操纵员的工作强度,提高飞行的可靠性、安全性。整个系统体积小、重量轻、可移植性高,适用于各种中小型无人机。该系统已用在某型无人机上,经过试飞验证,性能良好,可靠性强。     

利用神经网络设计航空发动机全包线最优控制器

本文提出一种用神经网络拟合飞行条件、发动机工况与发动机最优控制器参数之间关系, 从而设计适合于全飞行包线范围内发动机最优稳态控制器的方案。该方案可以针对发动机分段线性化模型, 利用成熟的线性控制设计方法设计非线性控制器, 且控制器结构简单、实时性好。仿真结果表明, 所设计的发动机控制系统在整个飞行包线内的设计点及非设计点均具有良好的性能。      

飞行器变结构鲁棒控制

 近20年来,变结构系统（VSS）理论的发展日益引人注目。本文旨在将变结理论引入到飞行控制系统的设计,并提出一种新的设计方法和工程实现的方案,通过系统仿真,证实了这种方法和方案是可行的。 在变结构飞行控制系统的设计上,Anthong J.Calise和Friedrich S.Kramer以及C.M.Derling先后研究了在一定飞行状态下变结构系统对相对飞行模型误差的鲁棒性的影响。本文将讨论飞行状态（空域,速度等）变化情况下,VSS的控制效果,并以某型无人机为例,与传统的PD控制结果进行比较。研究将集中于飞机的纵向运动控制。     

综合火力／飞行控制系统的智能控制与系统仿真

 讨论了综合火力／飞行控制系统的仿人智能控制问题,提出了系统智能耦合器的结构,给出了它的设计。同时对某型飞机用数字仿真证明了这种系统具有优良的控制品质。     

空对空导弹攻击在综合火力／飞行控制中的设计、仿真

研究空－空导弹攻击在综合火力／飞行控制（ＩＦＦＣ）系统中的设计与仿真问题,给出了ＩＦＦＣ系统的结构、组成及仿真信息流图。探讨了中程导弹拦射攻击的火力控制算法,并且详细地讨论了火力／飞行耦合器的设计方法及组成。最后,采用五自由度非线性飞机方程及三轴ＡＣＴ控制增稳系统,进行了整个火力／飞行系统的数字仿真。在仿真的基础上,设计了一些典型作战条件下的火力／飞行耦合控制器的参数。仿真结果表明：综合火力／飞行控制系统可以实现导弹攻击的自动化,同时也说明本文设计的火力／飞行耦合器具有很强的鲁棒性能