迎角受限的高超声速飞行器固定时间鲁棒控制

针对高超声速飞行器动力学模型强耦合、非对称时变迎角限制、气动参数高度不确定以及跟踪误差收敛速率要求高等问题,设计了一种考虑非对称时变迎角限制的高超声速飞行器固定时间非奇异切换控制策略。为了解决非对称时变迎角限制问题,首先限制迎角虚拟控制器的幅值并设计固定时间误差补偿系统补偿迎角虚拟控制器饱和带来的不利影响,然后设计了一种新的光滑切换的非对称时变障碍函数限制迎角跟踪误差,从而使迎角满足非对称时变限制。光滑切换技术以及固定时间收敛技术也应用于其他虚拟控制律和实际控制律的设计中,以避免奇异值问题并且保证闭环系统的固定时间稳定。此外,设计了一种固定时间稳定的鲁棒补偿器用以补偿系统不确定性带来的不利影响。严格的数学推导证明了本文方法的正确性,仿真结果验证了本文方法的有效性和优越性。     

数字孪生技术综述分析与发展展望

随着数字化与仿真技术的发展,数字孪生技术已成为各行业的新兴研究热点,面对航天高质量、高效率和高效益的发展要求,有必要深入研究数字孪生技术的内涵及其关键技术,以便更好地研究探讨航天领域相关数字化仿真技术未来的发展方向。对数字孪生概念、数字孪生关键技术及研究现状进行了系统总结和分析,提出了航天领域数字孪生技术研究及应用领域发展展望。     

大面积航班延误的实时航班延误程度评估研究

为对大面积航班的延误程度进行实时评估,根据航班延误的时空分布特点,从延误时间和延误范围两个角度给出评估指标,建立了航班延误程度实时评估指标体系。采用层次分析法得到各个指标的权重,并在此基础上给出了基于模糊综合评价的航班延误程度实时评估模型。实例的计算结果表明建立的评估模型是可行的。     

基于任务分析的飞行机组失误预测研究

在过去的20年内有多起严重事故由机组失误引起,采取措施防止或减少飞行机组失误成为降低航空事故率的关键.通过使用人误预测技术预测机组在执行飞行任务时的失误,寻找失误原因,进一步改进驾驶舱设计或增加培训来降低航空事故率是可行的方法.本研究以民航领域飞行安全需求为背景,在原有人误预测技术基础上,开发了基于任务分析的飞行机组失误预测模型,以某型飞机起飞任务为例,对飞行机组在操纵飞机起飞过程中可能发生的人误进行分析,实现了飞行机组失误的定性和定量预测.     

基于GA-ELM的飞行载荷参数识别

针对用复杂飞行数据识别飞行载荷时的精度低、速度慢等问题,提出一种结合遗传算法(GA)和极限学习机(ELM)的GA-ELM模型。该模型使用ELM神经网络作为计算核心,用遗传算法产生ELM网络输入层到隐含层的权值矩阵和隐含层偏移量;用GA-ELM模型对飞行数据进行识别,并与BP神经网络和原始ELM神经网络的识别结果进行对比。结果表明:GA-ELM模型是一种有效且高精度的飞行载荷参数识别方法。     

无人直升机悬停低速段的不确定性仿真验证

在无人直升机控制律的设计过程中,需要对无人直升机进行建模,并对飞行中产生的一些不确定性因素进行仿真验证.目前,很多不确定性因素的描述是在非线性的环境中加入一些简单的扰动,然而能够确切地描述无人直升机动态特性的非线性模型在MATLAB中很难搭建.为此,文章从工程研究的角度,提出了在无人直升机线性模型组的基础上进行不确定性仿真验证的方法,从物理特性的角度描述无人直升机在悬停低速飞行时的对象特性不确定性,选择不确定或扰动因子;在MATLAB中建立了仿真模型,进行了无人直升机悬停低速段不确定性的验证.此方法简单、快速,并且能正确地反应无人直升机悬停低速段的不确定性,具有一定的工程意义.     

Lateral Flight Technical Error Estimation Model for Performance Based Navigation

Flight technical error (FTE) combined with navigation system error (NSE) is the main part of total system error (TSE) in performance based navigation (PBN).The implementation of PBN requires pre-flight prediction and en-route short-term dynamical prediction of the TSE.Once the sum of predicted lateral FTE and NSE is greater than the specified PBN value,the PBN cannot operate.Thus,accurate modeling and thorough analysis of lateral FTE are indispensible.Multiple-input multiple-output (MIMO) lateral track control system of a transport aircraft is designed using linear quadratic Gaussian and loop transfer recovery (LQG/LTR) method,and the lateral FTE of a turbulence disturbed approach operation is analyzed.The error estimation mapping function of latera FTE and its bound estimation algorithm are proposed based on singular value theory.According to the forming mechanism of lateral FTE,the algorithm considers environmental turbulence fluctuation disturbance,aircraft dynamics and control system parameters.Real-data-based Monte-Carlo simulation validates the theoretical analysis of FTE.It also shows that FTE is mainly caused by turbulence fluctuation disturbance when automatic flight control system (AFCS) is engaged and would increase with escalating environmental turbulence intensity.     

Design and Application of Discrete Sliding Mode Control with RBF Network-based Switching Law

This article proposes a novel approach combining exponential-reaching-law-based equivalent control law with radial basis function (RBF) network-based switching law to strengthen the sliding mode control (SMC) tracking capacity for systems with uncertainties and disturbances. First, SMC discrete equivalent control law is designed on the basis of the nominal model of the system and the adaptive exponential reaching law, and subsequently, stability of the algorithm is analyzed. Second, RBF network is used to form the switching law in a direct and online manner with sliding-mode-related inputs and by approximating evaluation function; and the method to adjust its parameters is devised. Finally, comparable experiments are carried out to verify the application of the proposed approach to an inner-axis driven by a direct current (DC) torque motor through extra-low speed servo for a high precision flight simulator, and the axis works under deteriorating conditions such as periodically fluctuating torques of motor, nonlinear friction, and time-varying model parameters. The results show that the combined SMC can effectively improve the servo performance, for instance, to a stable 0.000 08 (°)/s speed response, the tracking error would be within 0.000 08° in 98% of operating times. Moreover, the hybrid nature of the approach imparts the RBF network the features of removing offline training and ease to set initial parameters.     

俯仰轴飞行品质中频域准则的计算与模拟

简要介绍了军用飞机飞行品质MIL—STD—1797A中有关俯仰轴频域难则的要求和原由。提出了对这些难则的理论计算和模拟试验方法。并以某飞机为例，利用所提出的方法，对其飞行品质进行了计算和模拟。结果表明，所提出的计算和模拟方法是合理的。最后，讨论了驾驶员模型形式对俯仰轴飞行品质的影响。     

信息时代的飞行力学

基于现代信息技术，扼要论述了作为信息时代的飞行力学－－计算飞行力学的产生背景、问题表述、理论框架和计算系统，以及计算飞行力学在未来飞行器发展和运用研究中的作用。