大型飞行器六自由度仿真建模研究

以某型号大型飞行器为背景,提出了建立大型飞行器六自由度仿真模型的一般原则和方法,综合考虑了飞行器质心运动、绕质心运动、控制系统动态特性、发动机摆动惯性、推进剂晃动、弹性振动及它们之间的铰链耦合等因素对飞行器运动的影响,重新推导了质心运动和绕质心运动数学模型,建立了全量、全干扰、三通道、大姿态条件下时变非线性六自由度仿真模型,经计算机仿真及飞行试验证明该模型是正确的,比传统的三自由度模型更加完善、精确和有效。     

再入飞行器的捷联制导工具误差分段补偿研究

针对再入飞行器的捷联惯性仪表误差模型不能满足“天地一致性”,导致了在地面试验环境下标定的仪表误差模型不是真实飞行环境下的误差模型。提出了按照再入飞行器的纵向过载变化大小对惯性仪表误差进行分段辨识和分段补偿的方法,以提高再入飞行器的制导精度。最后通过计算机仿真试验验证了此方法的正确性,为实际应用提供了理论依据。     

微型飞行器实时飞行仿真系统的设计与实现

微型飞行器的实时飞行仿真技术在飞行器集群控制、任务分配以及军事指挥等方面有着广阔的应用前景.在研究视景仿真技术的基础上,首先基于Multigen Creator和Vega软件,建立多架微型飞行器的飞行视景仿真环境.然后采用C++技术开发了该飞行仿真系统与路径规划系统的实时数据传输接口,并为每架飞行器设置了独立的运动模型,来接收路径数据和实时调整飞行器的路径及飞行姿态,从而实现了飞行器的实时协同飞行仿真.     

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。     

基于气动特性辨识的折叠翼飞行器可重构控制系统设计

为解决折叠翼飞行器初段飞行中气动特性变化大且易受环境扰动影响、控制鲁棒性要求高的问题,将飞行器物理模型的实时辨识与非线性动态逆方法相结合,设计可重构飞行控制器。基于迭代扩展卡尔曼滤波与渐消记忆最小二乘,将气动特性辨识一步方法分解为状态量和参数值的两步辨识,算法更易于在线实现。通过实时辨识更新动态逆控制器参考模型,消除模型逆误差,实现可重构控制。针对某型折叠翼飞行器的6自由度仿真结果表明,在飞行器自身气动特性大幅变化且考虑外界未知扰动情况下,控制器满足设计要求,具有较强的鲁棒性。     

飞行器机动飞行分布式仿真系统研究

提出了一种基于普通以太网TCP／IP技术的飞行器机动飞行分布式仿真系统的设计方案。仿真系统由五个仿真节点构成，主要用于研究和验证综合信总支持下飞行器机动飞行的制导和控制等问题，以及相应信息链路关系的论证，并借助可视化仿真技术将仿真结果实时的显示出来。分析了仿真系统中仿真管理、仿真同步、飞行器机动模型的应用、实对的仿真可视化显示等关键技术，给出了相应的设计思路和基本的实现途径。最后给出了仿真系统实现的部分结果。     

飞行器的多学科分析与计算机仿真

综合运用计算机软件对飞行器进行结构设计和多学科仿真分析，用来预测飞行器的结构力学，热力学，空气动力学，飞行控制等诸方面的特性及其相互之间的关系，文中介绍了编制的有关人机界面，数据转换程序，以及飞行器建模和仿真过程，并通过对某超音速飞行器的仿真计算给出了建模和多学科仿真分析的实例，利用多学科计算机仿真分析可以对飞行器进行优化设计。     

基于DirectX的微型飞行器飞行仿真系统

介绍了一种运行在PC/Windows平台上的微型飞行器飞行实时仿真系统,该系统在VC 6.0编程环境下用DirectX开发。在飞行动力学和运动学仿真中,采用了六自由度全量非线性方程,以微型飞行器的风洞吹风实验数据为依据,考虑了螺旋桨的气动扭矩、陀螺力矩和尾流对微型飞行器的影响,精确地反映了微型飞行器的实际运动特性。应用此飞行仿真软件,除可以进行全面的飞行动力学分析外,还应用于微型飞行器的设计、试飞、侦察评估等方面。     

倾转旋翼飞行器飞行力学建模及验证分析

为了进一步提高倾转旋翼飞行器的建模精度,考虑旋翼挥舞运动、采用有限状态尾迹模型描述旋翼诱导速度,进而建立旋翼气动力数学模型;考虑旋翼/机翼/干扰,建立相应气动力数学模型;针对倾转旋翼飞行器操纵冗余问题,建立了适用于全模态的操纵策略数学模型。最后以通用倾转旋翼飞行器数学模型和飞行试验数据,对建立的数学模型进行验证。仿真结果表明建立的飞行动力学模型具有良好的精度,适用于飞行动力学其他问题的分析研究。     

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.     

The Maximum Likelihood Method of Aerodynamic Parameter Identification

In this paper a method of aerodynamic parameter identification of vehicle, the maximum likelihood method, is introduced. The aerodynamic model of vehicle is identified and the basic equations using maximum likelihood method are established. After that, the simulation data is identified to verify the correctness of the mathematic model and identification method. Last, the practical flight data is identified and analyzed.     

无人机三维编队保持的自适应抗扰控制器设计

针对无人机编队飞行过程中领航无人机在三维空间机动飞行时的编队队形保持问题,构建了无人机三维编队保持控制系统。根据无人机编队飞行三维空间几何学关系,利用无人机自动驾驶仪模型和编队运动学模型建立了旋转坐标系下三维编队飞行的数学模型。在考虑闭环系统存在时变外界干扰的情况下,设计了无人机编队保持的自适应控制器,并基于李亚普诺夫理论,对设计的自适应控制律的稳定性进行了证明。最后通过仿真验证,该控制器能够有效抑制干扰带来的影响,使僚机能够迅速跟随长机机动,并保持编队队形的稳定。     

机场助航灯光强动态检测仿真系统的实现

针对机场助航灯具光强检测车调试时随机误差多和工作状况不稳定的问题,构建了机场助航灯光强动态检测仿真系统。仿真系统以机场助航灯具光强检测车检测软件为基础,应用数字仿真技术,对机场助航灯具光强检测车各硬件设备和助航灯光进行了数值仿真。建立了测距系统、照度和颜色检测系统、助航灯光、行驶系统、助航灯定位系统的仿真模块,应用多线程技术与检测软件配合,实现了在单个计算机上的实时仿真。实际应用表明,该仿真系统能够实时仿真机场助航灯具光强检测车对助航灯的检测过程,逼真度高,实时性好,使用方便,完全消除了随机误差对系统调试的干扰,对机场助航灯具光强检测车的研制具有重要的辅助作用。     

高超声速飞行器总体性能虚拟飞行试验验证系统

高超声速飞行器具有重要战略价值,但难以进行全程和整个飞行包络的真实飞行试验,基于仿真技术进行虚拟飞行试验是其总体性能分析与验证的必要手段。针对高超声速飞行器在飞行过程中总体、控制、气动、结构、动力、载荷、防热与热环境、飞行器运动学与动力学等多学科、多物理场强耦合特性,提出了高超声速飞行器高性能多物理场耦〖JP3〗合虚拟飞行试验平台体系结构,建立了高超声速飞行器多物理场耦合虚拟仿真试验模型,开发了基于高性能异构计算系统的多学科综合虚拟飞行试验系统,为实现高超声速飞行器的总体设计提供了可靠、实用的验证途径。     

高空高速飞行器飞行环境物理仿真研究

针对飞行时间短、速度和高度变化快、工作环境又十分严酷的飞行器，结合航空和航天领域现有相关技术，提出了适合于高空高速飞行的地面物理仿真试验方法——瞬态热平衡物理仿真试验技术。其中，气动热环境下蒙皮表面温度的计算机仿真和物理仿真是瞬态热平衡物理仿真试验技术的中心环节。阐明了把蒙皮表面温度仿真结果作为试验控制参数的思想，并着重介绍了高空高速飞行过程中蒙皮表面温度的动态仿真方法、物理仿真方法以及基于模糊控制的温度控制策略等关键问题，尤其是通过仿真实例分析了基于工程预测方法的动态仿真过程。     

基于RBF网络的UCAV战术机动轨迹快速生成方法

针对无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)战术机动动作数学表征困难,机动生成的计算实时性要求高的主要问题,分析了战术机动轨迹建模的基本原理;提出了战术机动轨迹建模的基本思路;设计了基于UCAV运动动力学模型的机动轨迹最优控制方案;建立了基于遗传算法的飞行操控量求解策略。针对操控量求解的实时性问题,基于径向基核函数神经网络,提出了以适应度函数为预测和评判标准的机动飞行操控量快速求解方法,从而建立了初始状态、性能指标与机动飞行操控量的非线性映射模型,实现了机动轨迹的快速生成和机动曲线的精度控制,并通过仿真验证了该方法的有效性。     

基于IMM-UKF方法的主动段目标分级与关机识别

主动段目标的分级与关机识别对于系统把握目标模型切换并部署后续跟踪具有重要意义。建立了主动段目标的分级和关机所涉及的两级主动段模型和中段模型;引入了交互式多模型框架以应对不确定模式下的跟踪问题,引入了无迹卡尔曼滤波以解决非线性估计问题。在天基观测条件下进行了仿真实验,结果表明,利用模型概率和总体估计误差的异常变化,可有效识别主动段目标的分级和关机。     

高超音速飞机模型的仿真研究

为了掌握高超音速飞机复杂的动态特性,提出了一种研究高超音速飞机模型的新方法.该方法采用MATLAB插值函数和S函数分别估算和建立高超音速飞机的气动参数及其六自由度的微分方程组,并在不同高度和速度下计算飞行的平衡点,然后通过比较平衡条件与约束条件,近似得到了整个飞行过程的飞行包线.仿真研究表明,该方法适合用在高超音速飞机模型上,仿真结果与期望要求相符合.     

面向对象的飞行器仿真综述

面向对象仿真是当前仿真研究领域最为引人关注的研究方向之一,本文综述了面向对象的飞行器仿真研究。首先阐述了面向对象仿真的概念,分析了飞行器仿真研究的内容及其面临的问题。尔后从设计开发通用仿真类库、发动机仿真、科学工程计算、控制系统仿真、飞行仿真以及飞行器系统仿真等六个方面综述了面向对象技术在飞行器仿真中的应用。最后对面向对象的飞行器仿真的发展前景做了初步展望。