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。     

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。     

基于POMDP模型的机器人导航控制方法

基于部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)模型实现了机器人导航行为控制,给出了一种基于POMDP模型的机器人导航控制方法.该方法考虑动作的不确定性和状态的部分可观测性.首先介绍了POMDP的原理及模型;然后给出了基于POMDP模型进行导航的控制系统、对控制系统的状态空间的表示、动作空间的表示以及对声纳模型进行了比较详细的阐述,讨论了控制模型的求解过程;最后对采用POMDP模型的机器人导航控制进行了仿真实验,并对仿真结果进行了分析.     

大气数据模拟器设计研究

基于某型无人机飞行控制系统仿真实验的要求,设计了一种可用于半物理仿真的大气数据模拟嚣,详细阐述了模拟器的实现方案和具体功能.针对气压控制回路的延时特性,采用了复合控制方式,使系统带宽达到飞行仿真系统的要求.仿真结果表明:该大气数据模拟器具动态性能好,稳态精度高,能很好地用于无人机飞行控制系统的半实物仿真.     

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。     

日产2000吨水泥熟料预分解窑仿真系统

介绍了由计算机和仪表组成的水泥厂预分解窑仿真系统的计算机网络、仪表控制柜、动态流程图的硬件组成及软件实现思想。该系统采用仿集散型控制系统DCS类型的控制系统与过程全仿真形式。详细介绍了双系统硬件结构、仪表仿真盘台接口线路框图。系统对日产 2 0 0 0吨水泥熟料预分解窑中央控制室进行仿真 ,可模拟中控室人员进行工厂生产控制并进行故障排除训练。     

基于EKF的无人机飞行控制系统故障检测

无人机飞行控制系统是一种典型的多传感器闭环控制系统,其执行机构与传感器故障会严重影响系统的安全性与可靠性,针对无人机飞行控制系统故障检测问题的研究具有重要的意义.本文考虑了一类无人机闭环非线性飞行控制系统的故障检测问题,针对风扰动影响下无人机纵向非线性系统模型,设计基于扩展卡尔曼滤波器的残差产生器,并应用χ2检验对残差进行评价,实现无人机闭环控制系统的故障检测.同时,基于某型无人机Simulink仿真平台进行仿真实验.结果表明,所提出的方法能够实现空速管堵塞故障和升降舵部分失效故障的检测.     

福建省航空飞行器驾驶仿真设备学科发展研究报告

航空飞行器驾驶仿真设备是在地面模仿飞机空中飞行状态、环境和条件的设备,可不受气象条件和场地的限制,训练起飞、着陆、空中飞行、复杂气象飞行、夜航和领航等飞行项目,可用于飞机设计和机载设备试验,以评价飞行性能、操纵系统、仪表显示、飞行控制和推进装置的性能,获得最佳的系统参数。该报告阐述了飞行仿真设备发展现状、组成、数学模型的构建及仿真系统的关键技术等,提出发展福建省航空飞行器驾驶仿真设备的对策建议,为促进该学科及其相关产业的发展提供理论参考。     

飞行控制系统仿真实验研究

为提高学生对飞行控制原理知识系统性理解与掌握,提出了基于X-Plane和Ardu Pilot Mega的半实物飞行仿真实验设计和教学实验。阐述了实验系统组成、工作原理,并给出了仿真结果。教学实践表明,本仿真实验实现了飞行的可视性、直观性和可控性。该仿真系统高精度模拟了实际飞行控制系统,通过低成本的教学实验增强了学生对飞行控制原理的理解,提高了学生的实践能力。     

基于组件的多分辨率动态结构建模与仿真

针对复杂系统仿真中模型需要根据环境自适应改变,导致不同分辨率模型之间的一致性和并发性问题,该文提出了基于组件的多分辨率动态结构(CMDS)建模与仿真方法。该方法从高层统一控制系统动态结构变化,利用分辨率状态图实现系统仿真模型交互一致性,通过组件端口自适应技术达到系统仿真前后状态一致性。并在此基础上,设计了模型结构快速重构算法。最后以大系统变结构问题为例,表明CMDS能够充分利用不同分辨率模型的优势,依据具体的计算资源选择合适的分辨率模型,兼顾速度和精度。     

军用战机驾驶员操纵品质评估系统研究

分析了驾驶员操纵品质评估对飞行数据的要求，根据军用战机的飞行特点，建立了军用战机驾驶员操纵品质评估模型。利用Visual C 6．0和DirectX混合编程技术研制了可在普通配置的PC机上运行的驾驶员操纵品质评估系统。该系统的核心是基于专家系统理论快速识别飞机飞行状态和机动飞行动作，完成整个飞行课目的飞行成绩自动评定，逼真再现飞行过程。为提高飞行技术，确保飞行安全提供了技术手段。     

动态矩阵控制在飞翼无人机自动着陆时的应用

进场着陆是飞行的复杂阶段,虽然仅占整个飞行的2%～3%,却大约有1/3的飞行事故发生在此阶段。无尾飞翼无人机着陆下滑时对飞机的速度和姿态具有很高的精度要求,但有时仅靠油门控制飞行速度不能满足要求。针对这一情况设计了一种升降舵加阻力方向舵模型预测控制系统。先采用PID控制加快被控对象的响应速度,在此基础上建立基于动态矩阵控制(DMC)算法的模型预测控制器。DMC的在线优化和反馈校正等特点有效地提高了系统的整体性能。仿真结果表明,与经典PID控制器相比,该系统能够更好地跟踪下滑轨迹,提高无人机的动态响应,并且严格控制下滑速度。     

数据驱动的飞行动画设计与实现

飞行数据记录器记录了大量的飞机飞行性能、飞行状态数据。从飞行数据中生成反映飞行过程的三维动画是飞行数据处理的一项重要任务。笔者应用面向对象技术,给出了数据驱动的飞行动画系统的设计思想和实现方法。     

Mission planning of the flying robot for powerline inspection

Mission planning is an important step in the powerline inspection flying robots. To deal with the tasks of powerline flying robots, a flying robot mission-planning system is established based on the unmanned mini-helicopter model described in this paper. It can determine the best checking order, the optimal space path and the best flight trajectory. The objective function and the constraints are described by establishing the mathematical model, and the mission-planning system is decomposed by using the tiered methods. Multi-agent technology is chosen to solve the mission-planning issue. Finally, simulation is conducted to verify that the mission-planning system is feasible and efficient.     

无人直升机纵、横向姿态建模与稳定控制

在实际飞行中设计调整小型无人直升机控制器存在很多危险,为了达到小型无人直升机的姿态稳定控制,设计小型无人直升机试验平台.通过试验,采集控制器输入信号和相应无人直升机飞行姿态角信号,提出了动态系统辨识模型,运用神经网络对所提模型进行了辨识.应用输出反馈实现姿态的稳定解耦控制,仿真结果验证了辨识模型和控制算法的有效性.     

MPLS网络服务质量控制的策略与机制

为充分发挥网络资源的效能,提高服务质量,就必须对实现网络服务质量(QoS)保证的机制进行深入研究.目前采用MPLS技术实现QoS的解决方案已经成为这一领域的研究趋势.基于MPLS技术的基本原理,从体系结构、流量工程、环路控制、故障恢复与防止等关键技术出发,对实现QoS的方案展开研究,在实际应用中,通过有限的软硬件升级,实现端到端的QoS保证.     

四旋翼飞行器自主循迹取物运输系统的研究

为实现无人机在运输方面的自动化和信息化,设计并实现一种能自主循迹、取物并运输至目标点的四旋翼飞行器。通过对四旋翼飞行器飞行控制原理的分析,使用超声波传感器获取飞行器实时高度,利用计算机图像处理技术实时判断飞行器位置,并用PID( Proportion-Integral-Derivative) 控制器控制飞行器的飞行高度和自身姿态,实现了四旋翼飞行器的自主循迹飞行和物体识别,以及驱动机械手完成对目标物体的抓取与投放。测试结果表明,飞行器可在1 m 高度上以20 cm/s 的速度沿预设轨迹自主循迹飞行,能在50 s 内识别与抓取底面半径为4 cm、高度为8 cm 的圆柱形物体,并投放在以目标点为圆心半径为25 cm 的范围内,达到了预期效果。     

实时飞行仪表模拟训练器

研制了一个实时飞行仪表模拟训练器, 该模拟训练器基于通用仿真数学模型, 采用智能控制的方法和技术, 根据当前输出与知识库中预先录入的实际飞行数据的比较, 自动调节控制输入量, 使系统误差逐级减小. 设计和构建了杆、 舵标度变换的数学模型, 解决了机械操纵与仪表指示的协调性. 它可以模拟各类飞行器的仪表飞行, 具有通用性. 实验结果表明, 模拟器运行效率高、 数据准确、 实时性强, 能够提高飞行学员的杆、 舵向量感觉和杆、 舵协调能力以及仪表飞行能力, 满足飞行仪表模拟训练的要求.     

基于Arduino 的四旋翼飞行器控制系统设计

为改善滤波效果, 针对四旋翼飞行器滤波算法计算量大的问题, 采用基于Kalman 与DMP(Digital Motion Processing)滤波相结合的姿态数据处理算法及PID( Proportion-Integration-Differentiation)姿态控制算法, 设计了四旋翼飞行器控制系统。系统硬件由Arduino 控制板及四旋翼飞行器平台组成,在此平台基础上建立了飞行器动力学模型并对Kalman 滤波器及PID 控制器参数进行调试。实际飞行结果表明, 该系统能对飞行姿态的偏移进行快速调整, 调整灵敏度和稳态时间得到明显改善, 有效地完成对四旋翼飞行器的稳定控制。