潜艇模拟训练器变深模块的设计与研究

从分析潜艇变深运动出发,研究了潜艇的运动参数与控制舵角的关系,建立了潜艇变深操纵的数学模型,提出了仿真模型并给出了仿真结果,表明所做的模型能够反映艇体的操纵特性,其结果可以应用于潜艇模拟训练器的设计中.     

舵面故障情况下推力矢量在飞艇中的应用研究

推力矢量控制技术是一种先进的推力控制方案,将其应用于飞艇的飞行控制,可以在飞艇低速气动舵面失效或者舵面故障等特殊情况下,辅助甚至替代舵面控制飞艇正常飞行。建立了考虑推力矢量的飞艇数学模型,增加了飞艇的控制余度,分析了飞艇常见的舵面故障形式,研究了推力矢量对飞艇舵面故障的补偿和重构。仿真结果表明,推力矢量可以在舵面故障情况下对飞艇进行有效的控制,提高飞艇飞行的安全性和可靠性。     

面向网络的实时飞行模拟系统模型

为提高培养飞行员的效率和质量,节约费用,从整体上设计并实现了一种实时的、面向网络的飞行系统仿真模型。为了使其具有通用性及实时性,采用数据驱动方式,并通过使用稳定系数方式单独设计了一种适用的空气动力的数学模型。通过简单的配置用XML(extensib le M arkup Language)格式描述的配置文件,可以同时模拟各种类型的飞机飞行驾驶,为飞行员的飞行模拟训练提供了仿真平台,模型的建立方法可以为同类设计和研究提供借鉴。实践证明,本模型在通用性、实时性以及仿真度等方面基本符合要求,应用此模型实现了某种国产初级教练机的仪表飞行系统,并被应用于飞行员的仪表飞行训练中。测试结果表明,如果不加控制信号,飞机能保持平飞状态达30 s以上。     

机务专用模拟训练器探讨与研究

机务专用模拟训练器(虚拟维护程序训练器)是基于飞行模拟机的深度定制模拟训练器,专门用于培训机务熟悉和操作等情景意识和技能提升的模拟训练设备,本文针对训练器的研发和发展趋势进行探讨和研究,推动机务训练中模拟训练设备的研发和制造和机务训练模拟体系的建设,提高机务训练效率,通过模拟训练减少机务在工作中的人为因素,达到提高安全的要求。     

台式飞行仿真模拟器的设计与实现

为提高培养飞行员的效率和质量,节约训练成本,从整体上设计并实现了一种实时、面向网络的台式飞行仿真模拟器。该模拟器采用数据驱动方式并通过使用稳定系数方法单独设计了一种适用的空气动力数学模型,采用面向对象的程序设计方法实现仪表、三维场景、飞行方程和教员台仿真的系统仿真功能。采用仿真驾驶杆、油门杆、方向舵和基于光传感的六自由度头部跟踪系统,由单台计算机实现飞行动力学模型计算、图形图像处理、实时数据传递和飞行条件设置。实践证明,该多功能台式飞行仿真模拟器具有良好的人机交互功能,在通用性、实时性以及仿真度等方面基本符合要求,在实行飞行训练中,降低了人力、物力等保障的投入,减少了燃料等物质的开销。有效地节约训练成本,提高了训练的效率和质量。     

一种新型压电舵机的设计

设计了一种由两组独立的压电角位移执行机构组成的基于压电致动器的新型电动舵机.压电致动器产生的位移经过杠杆机构放大以后转换为舵偏角的输出.推导了压电舵机的数学模型,在此基础上讨论了影响压电舵机性能的因素,并通过实验加以论证.研究结果表明所设计的压电舵机具有结构紧凑、体积小、质量功率比高、价格低、响应速度快等优点,适用于小型旋转制导弹药.     

船舶操纵粘性流求解器的开发与应用

介绍了基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的分区网格船舶操纵粘性流求解器,以及应用该求解器计算船舶操纵相关的粘性流动与水动力的研究工作.计算了舵的粘性流场和水动力,所预报的舵升力曲线和阻力曲线在舵角未达到失速角前,与现有的试验和计算结果符合良好,所预报的舵失速角稍偏小.还计算了6∶1椭球体和Wigley船体做大角度定常斜航运动时的3维粘性流场及水动力,正确地模拟这种以层流/湍流分离流为主的复杂粘性流动,从而检验和验证了该求解器精确模拟粘性分离流动和计算水动力的能力.     

侧推器协助船舶靠离泊操纵的数学模型

给出一种港内运用侧推器协助靠离泊操纵的数学模型.模型吸取日本MMG分离建模的思想,以船、桨、舵单独性能为基础,并考虑其各部分之间的相互干涉,同时考虑到靠离泊的船舶运动为低速、大漂角的特点,对作用于船体上流体力及桨、舵力都提出了相应的算法,将侧推器数学模型应用到该模型中,并运用MATLAB语言以某集装箱船为例进行了模拟仿真.经有关船长验证,仿真计算结果基本满足工程要求,可为完善船舶操纵模拟器提供一定的理论基础.     

空天飞行器跨大气层再入建模及姿态控制

为满足空天飞行器ASV(aerospace vehicle)再入轨迹优化、姿态控制等问题的需要,研究了ASV再入跨大气层飞行时的数学模型。所建数学模型所涉及的气动力和力矩系数是迎角、马赫数及控制舵面偏角的函数;反作用控制系统RCS(reaction contrlsystem)推进器属于开关型的,控制量可近似为常值开关型的量。考虑ASV在空气稀薄、气动舵面低效或失效且推力系统关机不能提供推力矢量的情况,设计了ASV飞行姿态控制系统,并通过仿真验证了所设计的控制系统在一定条件下的合理性和有效性。     

载人运载器搭载对接装置缓冲性能优化

针对小型载人运载器水下对接、搭载和投送的任务需求,设计了背驮式小型运载器搭载对接装置.选取对接过程总冲量为目标变量,基于响应面方法和Central Composite Design(中心组合设计)试验设计方法,分别建立了多种对接情况下目标变量碰撞冲量关于初始对接参数的数学模型.利用Adams软件建立虚拟样机并获得试验数据,求解各模型对接冲量最大的情况和对应的对接参数.基于Abaqus有限元软件,引入缓冲杆参数作为设计变量,根据确定的对接参数建立目标函数关于缓冲杆参数的数学模型,最终得到最优的缓冲杆参数,降低了对接过程中运载器对母平台的冲击.     

仪表飞行仿真系统的实现

为缩短训练飞行员的周期,提高训练飞行员的质量,设计并实现了一种仪表飞行仿真系统。对系统中使用的各种技术进行了深入的研究,包括应用系数构造法实现空气动力学模型,采用基于组件的方式实现控制系统模型部分,应用树形结构组织管理各种数据以及使用XML(extensib le M arkup Language)语言定义配置文件等。在控制系统部分还给出应用基本控制组件实现PID(Proportional Integral Derivative)反馈控制器。这种基于组件的方式有效地提高了控制系统的灵活性及可扩展性。该仪表飞行仿真系统已应用到国产某型号飞机飞行员训练中,如果不加控制信号,可保持平飞状态30 s左右,非常接近实际飞行状态。实践证明,该系统在实时性和仿真度等方面均符合需求。     

基于神经网络的自修复飞行控制系统故障认定

间接自修复飞行控制系统的维护诊断信息来源是故障检测,它的缺点是控制的实时性与检测精度难以协调.直接自修复飞行控制系统取消了故障检测模块,但是需要进行控制系统的故障认定.本文利用直接自修复飞行控制系统的补偿信息训练神经网络来进行故障认定和二次故障认定,使故障认定算法处于告警实时性级别,从而提高认定精度.故障飞机自修复飞行仿真结果表明,文中所采用的神经网络故障认定方法是行之有效的.此飞行仿真系统通过了自修复飞行仿真平台的验证,为飞行维护诊断信息获得和驾驶员告警提供了一种新思路.     

基于Vega的飞行视景仿真系统设计

在飞行视景仿真的仪表建模中,专用仪表设计软件或Vega的仪表工具存在开发成本、显示效果及系统扩展性等不足。鉴于此,研究了基于Multigen Creator/Vega的复杂飞行仪表模型的建模方法,介绍了飞行视景仿真系统的模块化结构及开发该系统所用到的关键技术。在所给出的关键技术中,详细介绍了如何设计及驱动Creator软件建立的仪表实体模型以及开发基于Vega的视景驱动程序,并给出了相关的程序代码。阐述了在三维场景中,如何实现飞行模型的运动及仪表模型各模块的精确显示。该系统可以比较真实的模拟交互式的飞行过程,提供了一个通用的仿真平台。     

小型共轴式直升机纵横向动力学建模与辨识

运用经典的叶素法和一阶谐波理论,建立了悬停状态下某小型共轴式直升机纵横向通道的理论计算模型;同时根据飞行试验中采集的直升机输入输出数据,以参数化理论模型为基础,运用系统辨识的方法得到了该机纵横向通道模型．通过计算机仿真,分别对理论计算模型和系统辨识模型进行了时域验证和分析,并比较了2种模型的稳定性导数、操纵导数及特征根,对该直升机的稳定性进行了分析．研究表明：所建立的小型共轴式直升机纵横向通道的理论计算模型能够反映该机悬停状态下纵横向通道的动态特性,以此为基础建立的系统辨识模型可以作为飞行控制系统纵横向通道控制的数学模型．     

无人机载数据记录仪软件的实时性分析与优化

为了给飞行安全、 维护管理以及训练提供重要数据保障, 设计了无人机载数据记录仪, 对该记录仪软件的实时性进行了研究。对影响数据记录仪软件实时性的因素进行分析, 根据所需记录数据的帧长度及中断频率得到数据记录仪对中断响应延时的要求; 利用软件设置GPO（General Purpose Output）翻转, 结合示波器测得存储单元在不同寻址方式下的响应时间延时; 再根据寻址响应延时及乒乓缓存深度关系得到最优记录模式。通过搭建测试平台对优化前后的数据记录仪软件进行测试。结果表明, 优化后的数据记录仪最短中断响应时间间隔为56 μs。该数据记录仪能实时记录所有中断源数据, 丢帧率为0, 满足无人机对数据记录仪的高实时性要求。     

基于MATLAB／SIMULINK交流电机调速系统的建模与仿真

利用MATLAB／SIMULINK构造交流电机调速系统仿真模型，仿真系统采用易扩展的模块化设计，并增设观察器、观察参数变化对系统的影响。该方法模型简单，可在改变所有参数，并能方便地验证各种调速方案，据此选出高效的高速设计方案。     

交会对接航天员训练仿真误差分析

针对交会对接任务中地面训练仿真与实际飞行任务的天地一致性问题,研究了仿真中的关键误差并提出了对策.以航天员在回路中的感知为焦点,从仿真模型、视觉感知和操作感知等3个方面进行了误差特性分析研究.通过训练样本数据,讨论了自控/人控模式下训练仿真误差对航天员实飞操作品质的影响,提出了模型构建、过程修正和地面辨识等误差对策.试验结果表明,对策可行,时间延迟和操作精度响应仿真拉偏有效.误差分析和对策方法对训练模拟器研制和航天员训练有重要应用价值.     

基于网络污水处理实时仿真与控制

构建了基于网络的污水处理实时仿真与控制系统的硬件平台，采用C＋＋ Builder语言，利用UML建模方法，开发了基于TCP／IP协议系统仿真与控制软件，实现了污水处理系统的实时仿真与控制。以CSTR工艺为例，以ASM No．1模型和二沉池的沉淀模型，在Matlab／Simulink下建立了系统的仿真模型，利用Matlab／xPC Target生成了控制内核，实现了该工艺的仿真和自动控制。运行结果表明：采用厌氧-好氧生物处理的CSTR工艺中的反应池和二沉池，可以实现实时运行控制和实时仿真，并具有良好的扩充性和移植性；证明了利用网络技术对污水处理过程进行实时仿真和实时控制在技术上是可行的。