飞机导航数据仿真系统设计

某型航空相机系统为了清晰地获取目标图像,需要机载导航设备实时提供飞机的姿态和运动信息。某型相机飞机导航数据仿真系统提供了相机需要的ARINC429总线及ARINC407总线数据,满足相机研制和调试的要求。试验证明,系统运行稳定,数据接收准确,可靠性高。     

空中加油变质量建模与干扰补偿控制

为抑制空中加油给飞机带来的变质量影响,将质量的变化等效为对飞机的干扰力和干扰力矩,建立了变质量飞机的一般动力学模型,并经过小扰动线性化得到飞机带干扰的纵向状态方程.采用比例积分观测器(PIO)对干扰进行观测,基于观测值设计了补偿控制器以实现对变质量干扰的抑制.以受油机为例进行计算机仿真,结果表明,该模型有效地反映了变质量受油机的动力学特性,干扰补偿控制器能够实现对变质量受油机的精确控制.     

软式空中加油主动增稳锥套控制研究

软式空中加油中,由于软管本身为柔性体,在加油机尾流、阵风和大气紊流等复杂风场扰动下,存在飘摆现象,严重影响空中加油对接成功率.针对加油机尾流场建模、尾流风场扰动影响研究过程中存在精度和实时性要求较高的特点,采用神经网络与CFD计算相结合的方法,依据高精度CFD方法生成流场数据信息,利用BP神经网络训练风场坐标参数和速度参数的映射关系,建立加油机尾流风场模型;针对锥套飘摆抑制控制方法存在抗干扰能力差、对模型依赖性较强、工程实现难度较大等问题,采用模糊PD控制方法,实现复杂风场干扰下翼舵式主动增稳锥套的飘摆抑制.结果表明:Y、Z方向平均飘摆幅度分别降低86.49%、79.04%,Y、Z方向平均速度强度分别降低72.98%、65.29%,有效抑制了锥套飘摆幅度.     

卫星在轨推进剂补加量测量方法精度研究

卫星在轨推进剂补加量的精确测量技术是在轨补加任务的关键技术之一。本文结合型号攻关结果,提出2种在轨推进剂补加量测量方法数学模型,分别是压力-体积-温度(PVT)法和超声波流量计法。首先,PVT法是一种通过补加前后受体卫星贮箱剩余量反算补加量的间接测量方法,而超声波流量计法是利用超声波顺逆流相位差进行测量的直接测量方法;其次,在推进剂补加量测量模型的基础上,进一步通过取变分的手段提出2种模型的精度分析解析模型,解析的精度分析模型不仅可用于定性分析影响测量精度的因素,还可量化评价各个因素对测量精度的影响;最后,利用现有在研单机的精度水平及精度分析解析模型分析了2种方法的测量精度,验证了方法的有效性。     

稳定伞变阻尼过程动态特性研究

对稳定伞变阻尼过程的动态特性进行了研究,仿真分析了稳定伞变阻尼时软管 椎套系统的动态响应过程。研究结果表明,通过改变伞撑角达到控制稳定伞阻尼的目的,从而使得加油装置下沉高度发生改变,达到控制加油锥套的位置。     

高空长航时无人机结构重量估算方法研究

在对高空长航时无人机总体参数统计数据分析的基础上,利用线性回归分析的方法并结合工程实践经验推导出高空长航时无人机结构重量估算公式;以美国的高空长航时无人机\"全球鹰\"(global hawk)为例进行估算,结果验证了结构重量评估公式的合理性和可用性;在此评估公式的基础上运用数学方法推导出反映高空长航时无人机总体参数变化与结构重量变化规律的数学公式,并对总体参数的敏感性进行了分析.在飞机总体设计过程中,充分考虑总体设计参数对飞机各部分结构重量的影响规律,就能够使高空长航时无人机结构重量的估算结果更加准确合理.     

基于 BP 神经网络的加油锥套运动预测方法

针对无人机自主空中受油需求,分析了影响加油锥套运动规律的各种因素,提出了基于BP神经网络的加油锥套运动规律的预测方案,利用所采集的锥套运动数据,建立相应的BP神经网络预测模型,在Matlab环境下,对所得预测模型进行检验,结果表明,该模型具有较高的预测精度.     

基于DSP的总线式飞控系统

针对小型无人机控制系统对功耗、成本、可集成性等的较高要求,设计了一种基于DSP芯片TMS320F2812的总线式飞行控制系统。详细阐述了系统的设计思想及其基本硬件构成,包括采用DSP为处理单元的飞控计算机、采用低成本MEMS惯性器件的捷联式姿态航向基准系统(航姿仪)和提高通讯可靠性的双余度总线。飞行试验表明该系统满足小型无人机自主控制任务对于可靠性和精度的要求,同时也是一种轻型、低成本、高集成度的方案。     

无人机空中对接中的视觉导航方法

无人机空中加油是一种能有效提升巡航里程及续航时长的技术手段,近距相对位置和姿态测量技术是其中需要解决的关键问题之一。针对该问题研究了无人机自主空中对接中的视觉导航方法,完成了近距对接的地面实验。首先,利用移动对接图标和无人机的GPS/INS信息进行无人机的粗略导航,完成会合;再充分利用视觉图标的颜色与形状信息,通过颜色分割选取目标可能区域,在这些区域中进行快速椭圆检测,针对椭圆检测算法存在误检测及边缘不重合的问题,提出了椭圆检测与轮廓检测相结合的方法,能够更准确地描述图标边缘;最后,利用改进的OI算法进行相对位姿的估计,实现近距的精确导航。实验结果表明,无人机在较高速度下的跟踪效果良好,采用的视觉导航方法能够满足空中对接中精度与实时性的要求。     

视觉辅助的无人机自主空中加油建模与仿真

为准确获得插头锥套式空中加油过程中无人机与锥套的相对位姿信息,提出了机器视觉辅助的插头锥套式无人机自主空中加油仿真方案,开发了基于Open CV,Simulink及Vega Prime视景仿真技术的闭环仿真系统.研究了机器视觉识别跟踪锥套的图像处理算法,利用Kalman滤波算法估计无人机与锥套的相对位姿.仿真结果表明,机器视觉算法可以准确识别跟踪锥套,滤波器状态估计的收敛速度较快,无人机姿态角变化范围较小,保证了插头锥套式无人机自主空中加油的平稳安全对接.