基于模型拼接技术的四旋翼无人机全飞行包线建模

四旋翼无人机在军事和民用领域都有广泛的应用前景。然而，四旋翼无人机具有机载传感器准确性低与可靠性差、不同飞行条件下动力学模型差异大等特点。本文以四旋翼无人机为研究对象，系统地开展了飞行路径重构、频率域系统辨识、全飞行包线建模的相关研究工作。针对机载低成本传感器存在显著常值偏差与量测噪声统计学特性未知的缺点，采用基于EKF的飞行路径重构技术对在飞行试验中无人机的机体空速进行重构；针对不同飞行速度下四旋翼无人机动力学模型差异大的特点，采用频域法辨识得到不同飞行条件下的本体动力学模型；针对四旋翼无人机大跨域的高精度控制需求，利用模型拼接技术，系统性地提出了全飞行包线建模方案，经过验证，所提出模型拼接技术是准确可靠的。     

空间太阳能电站姿态运动-结构振动耦合建模与分析

针对多旋转关节空间太阳能电站构型，利用基于能量等效原理的连续体等效方法将其等效为柔性梁模型，并考虑重力梯度影响，建立了姿态运动与结构振动的耦合动力学模型；结合Runge-Kutta 法和Newmark法的优点，提出了适用于求解姿态运动与结构振动耦合动力学方程的改进算法，相比于经典Runge-Kutta 法大幅提高了效率；利用改进算法得到了不同参数下的动力学响应。在此基础上，推导了结构振动量级随结构尺寸的六次方量级增加的规律，仿真结果表明尺寸过大引发不稳定现象；分析了姿态运动和重力梯度对结构振动频率和振幅的影响；发现了姿态运动周期受结构柔性影响而增大的现象，这种现象在低轨以及大初始姿态角下影响更为明显。     

无人机桨叶损伤的在线模型估计新方法

无人机在复杂高对抗环境中极易出现桨叶结构受损故障，造成无人机控制性能退化甚至失稳，给无人机带来灾难性后果。桨叶结构损伤条件下无人机动力学模型的在线估计与重建是保障无人机控制系统稳定的重要前提。由于桨叶损伤干扰隐含于无人机动力学模型的内部，可观测性较低，典型的干扰观测器难以实现对此类干扰的估计。提出了一种新型穿透型干扰观测器，通过构造穿透函数，将模型内部的干扰映射到一个新建的平行空间，实现了对桨叶损伤的估计和故障后无人机的建模，并给出了所设计穿透型干扰观测器的稳定性条件。以四旋翼无人机为应用对象，对桨叶损伤形成的干扰进行在线估计与量化，反演出桨叶随机出现的损伤，实现了桨叶损伤后无人机动力学模型的在线精细重建，解决了无人机桨叶损伤故障下力矩输入难以直接测量的问题。半物理仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于XML的自动测试系统资源描述方法

针对当前自动测试系统(ATS,Automatic Test System)信息共享和互操作能力差的问题,应用XML(eX lensibleMarkup Language)语言实现了ATS的模型化描述,模型化的信息包括测试设备、接口连接装置ICA(Interface ConnectorAssembly)、测试适配器和被测设备UUT(UnitUnder Test).对测试设备的性能和UUT测试需求采用统一的信号与测试定义标准STD(signal and test definition)进行描述,实现了测试设备性能与UUT测试需求的自动匹配.通过引入逻辑资源的概念对测试设备性能与仪器通道之间的动态映射关系进行描述,以实现测试过程中仪器资源的合理分配.采用XML作为ATS的建模语言,提高了ATS资源建模的开发效率和系统内信息的互操作程度.     

基于工厂机制的Air-SeaSim CGF模型系统

针对仿真模型可重用性不足的问题,以海空对抗战术仿真为背景,设计了一种基于工厂机制的Air-SeaSim CGF(Computer Generated Forces)仿真模型开发系统.遵循"自底向上"的开发原则,构造了由模型层、对象层、服务层和应用层构成的Air-SeaSim CGF模型系统软件体系结构.基于工厂机制的实体模型设计,对CGF实体进行适当的分解,抽象出满足仿真需求的模型,以组件形式表示,通过定义组件接口实现实体模型的快速组装及其功能的扩展.系统应用效果表明,通过工厂机制开发技术设计的Air-SeaSim CGF实体模型,集成了不同粒度组件的仿真模型,实现了实体模型行为组件在不同兵力模型建立过程中的共享和组合,简化了用户的定义,有利于模型的统一开发.     

展成法加工的弧齿锥齿轮仿切几何建模方法

提出了一种针对展成法加工的弧齿锥齿轮几何建模方法.该方法有两个步骤:(1)通过模仿弧齿锥齿轮加工中的切齿建立参考模型;(2)从参考模型上选择数据点,将这些数据点拟合为NURBS曲面,从而建立最终的实体模型.该方法中,通过模仿切削可以避免深奥的数学理论和复杂的方法,方便地在齿轮制造出来之前(设计阶段)得到复杂齿面上的数据点,并有效提高实体模型的精度.另外,最终得到的模型齿面统一由NURBS曲面函数表示,NURBS曲面连续和光滑,可为CAD/CAE广泛使用.实验表明,通过该方法能够精确建立一对弧齿锥齿轮模型,为CAD/CAE建模提供了一种可行有效的思路.     

空间机械臂关节动力学建模与分析的研究进展

空间机械臂的机械部分是一个由关节和臂杆等结构、机构部件组成,在空间零重力环境下运行的多体系统。关节是空间机械臂的核心部件,在机械臂动力学特性中起着重要的作用。准确全面地了解关节的动力学特性,是正确分析与模拟机械臂系统空间运动特性的关键,而建立精确的关节动力学模型,是机械臂系统设计、分析和控制的基础。文章结合空间应用的特殊性,对机械臂关节动力学建模方法的发展过程和研究成果进行了总结;并讨论了关节模型的求解算法;最后,对空间机械臂关节动力学建模与分析方面有待进一步研究的问题进行了展望。     

民用飞机后机身参数化设计探究

通过对民用飞机后机身外形特征的分析,总结了民机后机身外形定义的关键参数,研究后机身外形参数化外形成型的可能性,提出了民机外形参数化设计的方法和思路。     

飞行模拟机的某型涡扇发动机起动模型研究

为了建立适用于飞行模拟机的发动机起动模型,对涡扇类发动机起动过程的建模和仿真方法进行了研究,提出了飞行模拟机起动模型的建模基本原则,以此为指导,基于部件级建模方法建立了主导发动机正常起动动态性能的主要特性模型,并通过构建故障因子建立了典型故障模型,实现了发动机正常起动和起动过程中的故障模拟。正常起动仿真和故障仿真结果与测试数据的对比表明,所建立的正常起动模型正确地反映了发动机在各起动阶段的加速性能,故障模型很好的再现了故障逻辑和故障效应,满足了用于飞行模拟机的发动机起动仿真要求。     

高超速飞行器纵向模型建模研究

针对高超音速飞机纵向模型的高度非线性、强耦合、参数不确定等特点,提出了基于sim-link的建模方法。并基于所建模块用trim函数得到飞行状态的平衡点。所得结果可用于高超音速飞行器的控制器设计和仿真研究。