六自由度飞行器编队建模与控制

传统主从式编队常采用线性化反馈控制,很难满足复杂高精度空间飞行器编队要求。针对主从式飞行器相对平动和相对转动运动进行建模,进而得到统一的六自由度飞行器编从的非线性动力学模型。基于所得模型,设计了六自由度飞行器编队控制的滑模控制器和积分反推控制器,并给出基于Lyapunov的严格数学证明。仿真结果表明,控制器能够保证从飞行器六自由度运动跟踪误差的一致渐近收敛,为空间飞行器在轨服务等飞行器编队实际应用提供了理论参考。     

自主式水下航行器空间运动矢量建模与仿真

在对自主式水下航行器的空间六自由度运动进行研究的基础上，用牛顿力学方法和拉哥朗日方法推导了适于在Simulink环境下仿真的空间运动矢量模型，并建立了可移植性和功能强大的自主式水下航行器的空间六自由度运动仿真模块，解决了耦合非线性运动方程解算难、仿真难和显示难的问题，为自主式水下航行器及其它的高科技飞行器的研究和设计提供了便利的工具。     

一类可变飞行模态飞行器的统一建模研究

可变飞行模态飞行器,兼有直升机垂直起降、悬停和固定翼飞机高速前飞的优势,是飞行器发展的重要方向之一。在分析一类可变飞行模态飞行器运动机理的基础上,建立了能够反映该类飞行器共有特性的、抽象的统一数学模型结构。并在统一模型的框架下,建立了鸭式旋翼/机翼无人机的六自由度数学模型,并对其进行仿真验证。仿真结果表明,该建模方法可以实现该类飞行器各转换模态的配平,并具有较强的通用性。     

大型武器系统六自由度并行仿真研究

在建立了大型武器系统六自由度仿真模型的基础上,通过充分开发和挖掘六自由度模型的并行性,设计了高效的并行仿真算法,并在ＥＰ－８６０全互连多机系统上实现了产自由度的超实时并行仿真,为开展产地实物仿真和基于六自由度仿真的闭环动态测试奠定了技术基础。     

六自由度导弹制导系统的建模与仿真研究

战术导弹最优制导规律研究是提高导弹制导性能及精度的关键技术之一,需要进行理论研究和大量的仿真计算,以确定最优制导规律和控制系统参数。本文反导弹的空间运动状态用六自由度数学模型来描述,建立了六自由度的导弹运动模型、目标运动模型和相对运动模型等。研究出了进行战术导弹制导系统研究的六自由度仿真软件包,共由十多个模块组成。文中介绍了仿真软件的设计思想和程序结构。应用本仿真软件包可进行战术导弹制导规律专题研     

一种基于环境预报数据的阵风建模方法

针对现有飞行器仿真试验自然环境模型,研究环境预报数据转换和处理方法;基于随机波浪理论,建立二元阵风紊流数学模型,并研究该模型的仿真建模方法;基于Davenport谱建立基于环境预报数据的阵风紊流模型,并引入到飞行器六自由度数学仿真试验中,得到阵风紊流对于飞行器飞行状态的影响情况。试验结果表明,阵风紊流对于飞行器攻角影响较大,对于飞行高度影响较小,利用阵风紊流模型开展飞行器航迹仿真试验切实可行。     

尾坐式超小型定翼机飞行运动建模与仿真

尾坐式超小型无人定翼机结构简单、飞行效率高、实用性强,其特有的飞行模式与传统飞行器显著不同,分析并掌握其运动特性具有重要意义.提出了一种尾坐式无人定翼机的新方案.为获得其基本气动参数,利用FLUENT进行CFD仿真建立其空气动力学数据库.为分析其各种运动模式,采用四元素法描述其运动姿态,并建立其六自由度飞行运动模型.最后,基于SIMULINK/Aerospace建立运动仿真平台,仿真结果表明该方案垂直起降过程的可行性,为后续控制系统设计与导航奠定了基础.     

虚拟海洋环境中潜艇六自由度运动的视景仿真

利用虚拟现实技术对潜艇的六自由度模型进行视景仿真,可以实时的对潜艇运动模型的运动效果进行修正,对于潜艇航行训练模拟器的研究及虚拟海战场的实现具有重大的意义。对潜艇的运动模型进行了合理的简化,确立了设计模型,然后利用多边形建模软件Creator及视景驱动软件Vega建立虚拟海洋地理环境及潜艇的几何模型,并在API应用程序中对潜艇的六自由度运动进行实时控制。设计结果表明本仿真系统很好的模拟了潜艇的运动情况,在开展实艇的虚拟训练、应急操纵等方面有广阔的应用前景。     

基于扰动大气模型的乘波构型飞行器再入弹道仿真

作者在半速度坐标系建立临近空间乘波构型再入飞行器质心动力学方程,将地球扰动大气模型应用于飞行器再入弹道分析,讨论了再入点运动参数和飞行器设计参数对标准弹道的影响,完成了不同大气模型对飞行器再入弹道射程、高度、过载、热流特性影响的对比分析。仿真结果表明：大气模型的变化对临近空间乘波构型飞行器再入弹道终点高度、最大过载、最大热流、总吸热量等参数影响明显,飞行器总体、结构、热防护、导航、制导与控制等系统设计必须考虑大气参数变化的影响。     

一类新型飞行器复合控制研究

首次推导了基于质量控制和推力矢量控制的一类无尾无舵翼碟形飞行器的空间六自由度运动动力学方程。以纵向运动为例，对模型进行了合理的简化，进行了稳定性分析和控制器设计，给出了不同控制的仿真曲线。最后进行了飞行仿真研究，给出了六自由度飞行轨迹仿真曲线，证明了控制器设计的有效性，为深入探讨质量，推力矢量复合控制奠定了基础。     

自动化立体仓库输送系统调度的优化仿真及其应用研究

分析了自动化立体仓库输送系统的若干调度问题,给出了启发式调度规则和优化算法,建立了该离散系统的仿真Ｐｅｔｒｉ网模型,在此基础上,对系统进行了动态的优化仿真,仿真结果表明了调度规则和算法的正确性和有效性,使得系统物流更加畅通和平滑。     

某型航天器对接控制过程的建模与仿真研究

研究了航天器与空间站对接过程的建模与控制问题。建立包括质心运动、刚体姿态运动和挠性结构弹性振动的对接系统的全面运动数学模型，分析了对接控制中需要注意的几个问题和具体的控制方案，最后通过计算机仿真说明了该控制方案的有效性。     

随机线加速度运动环境生成原理及实现

在大气层中飞行的飞行器，往往易受大气扰动的影响，大气紊流现象可用随机过程的理论和方法来描述，其对飞行器的影响反映为飞行器含随机加速度分量。本文利用关联驱动六自由度平台来模拟随机线加速度运动环境，可实现空间六自由度模拟。试验结果表明，该平台有能力实现随机线加速度运动环境。文章也提出了用平台模拟该环境需解决的一些问题。     

大型冷冻站制冷控制仿真培训系统

结合研制“大型冷冻站制冷控制仿真培训系统”的实践,介绍了从数学模型、仿真模型的建立到系统软、硬件设计的仿真培训系统开发全过程,并首创了数学模型建模的“复合法”     

平流层飞艇姿态鲁棒控制研究

由飞艇的动力学模型得到其姿态动力学方程，把该动力学方程与飞艇的运动学方程结合，得到了描述飞艇运动姿态的数学模型。在该模型的基础上，应用输入/输出反馈线性化和Lyapunov方法设计了飞艇姿态鲁棒控制律，该控制律可以实现飞艇姿态接指数规律跟踪期望值，仿真结果表明：即使系统存在不确定性，仍可在闭环系统中实现姿态的精确控制。     

实时记盘：方法、实现及在仿真中的应用

本文以一个大型实时仿真系统为背景，介绍了在ＡＣＰ－ＱＩＯ这一Ｉ／Ｏ层次减少磁盘Ｉ／Ｏ操作时间的诸多方法，以及在多进程环境下提高进程实时的一些措施。与在文件系统层进行数据记盘相比较，采取这些手段后不仅显著地减少了数据记盘的时间，而且也大大降低了数据文件所占的磁盘空间     

汽车转弯防抱制动系统中双模控制器的应用

针对当前ABS系统的分析大多集中在少自由度的直线制动方面。采用十一自由度汽车转弯制动数学模型,用MATLAB/SIMULINK建立仿真模型。考虑到此系统的非线性、时变性及工况的不确定性,采用了模糊控制算法,并对防抱死制动系统的制动过程进行了仿真研究。针对模糊控制算法的不足,建立了双模控制器,用传统的PID算法优化模糊控制器。采用的十一自由度的转弯制动模型充分考虑到仿真的复杂度及仿真的可信度,完全反应了制动过程中汽车的宏观运动及微观运动。     

飞行器姿态控制系统的实时仿真模型

本文对飞行器姿态控制系统实时仿真模型提出一种构造方法。对于线性环节的传递函数的数字仿真给出小步合成方法，而对于非线性环节中的间断问题采用Ｈｏｗｅ的解析平均方法，并且估计解析平均方法的误差。这些方法的组合，得到非常有效的实时仿真模型。对于非常大的积分步长，它仍能得到很精确的结果。最后，应用单轴卫星姿态控制系统的例子来验证本文给出的构造方法的优良性能。