直升机飞行控制三维动画仿真平台设计与实现

为了更好地分析和设计直升机飞行控制系统,开发了直升机飞行控制三维动画仿真平台.该平台适用于采用内外回路方法设计的飞行控制系统,可以载入和显示各种控制器、直升机模型,并用数字、曲线和三维动画显示仿真结果.本仿真平台利用Visual C++6.0编写软件主界面,MATLAB引擎提供后台计算服务,Direct3D实现实时动画显示,实现了三者接口平滑、无缝的互连.以UH-60A黑鹰直升机飞行控制系统的设计仿真为例,验证了此仿真平台的可行性.     

直升机旋翼系统仿真建模研究

以某型直升机飞行模拟器为背景,阐述了如何建立直升机旋翼系统的仿真数学模型.运用旋翼的空气动力学理论,分析了其中的技术要点,有针对性地讨论并设计了一种旋翼系统仿真模型的建模方法,其中根据直升机模拟器飞行动力学仿真的需要对旋翼系统模型进行了适当简化,降低了模型的复杂性.仿真结果表明该模型能够较逼真地模拟直升机的动态特性,实际应用效果验证了所述理论及方法的有效性.     

基于HLA的舰载机飞行仿真可视化研究

基于HLA的体系结构和基于成员的设计思想,对舰载机的飞行仿真系统进行了研究,建立了其对象类和交互类;在HLA基础上利用MultiGen Creator/Vega和VC 的虚拟现实仿真平台实现了舰载机飞行仿真全过程的可视化,论述了多自由度(DOF)三维模型的建立、真实海洋环境的配置和视景仿真系统的软件设计;分析了视景仿真中时空一致性的关键技术,给出了三维仿真结果。     

基于Simulink的直升机动力学仿真模型

建立了完整的直升机飞行动力学数值仿真模型。建模时综合考虑了直升机的主要气动力部件的建模以及气动干扰等问题,详细讨论了与主旋翼相关的翼型气动力模型、诱导速度模型和挥舞运动模型的建模方法。基于层次化、模块化的建模原则,整个仿真模型最终在Simulink平台上得到了实现。最后采用算例直升机数据,根据提出的建模方法进行了定直飞行的配平计算和操纵响应分析,仿真结果证明了建模理论和方法的合理性和有效性。     

无人直升机发动机PID自适应控制系统

以某型无人直升机发动机为被控对象,设计了数字式发动机控制系统。介绍了该控制系统的结构、功能和软硬件实现,利用台架试车试验验证了发动机控制系统的可行性,采用PID自适应控制策略解决了试车试验中所发现的问题。利用PC104嵌入式计算机系统构建了发动机控制系统的半物理仿真平台,完成了半物理仿真试验。仿真结果表明发动机PID自适应控制器能够实现不同工况下的参数自动整定,满足无人直升机飞行控制要求。     

基于运动载机模型的相控阵雷达动态杂波抑制仿真研究

基于运动载机背景下的动力学特性研究,建立了相控阵机载预警(PAAEW)雷达在实际振动形变等非均匀条件下的动态杂波特征模型,提出了坐标变换算法的建模方案。构造了能够模拟载机实际飞行状态的杂波抑制特性可视化仿真子系统,实现了动态过程的仿真交互、管理控制与评估校验。为机载预警系统的总体仿真实现提供了良好的支撑环境。     

基于仿真组件技术的CGF系统体系结构和实现

以仿真组件技术为基础,提出基于仿真组件的计算机生成兵力系统体系结构以及实现方法,介绍了CGF在虚拟测试、评估和先进概念体系结构论证中的应用。通过基于仿真组件技术开发计算机兵力的模型,能够灵活生成多种不同种类的兵力模型和适应不同的运行平台。计算机生成兵力的实体模型分解为设备组件、指控组件、作战平台组件和动作行为模型,利用系统高层建模方法的静态结构建模从兵力组成角度描述设备组件、指控组件和作战平台组件的组合和连接关系,基于状态机动态行为建模建立兵力平台的动作行为模型。通过代码自动生成技术生成仿真组件模型并进行测试,仿真引擎按照动作行为模型的状态调度相应的仿真组件,从而产生作战实体的行为。     

基于SIMULINK仪表着陆系统链路级仿真

仪表着陆系统的全数字仿真是飞行检验仿真系统的基础.在分析仪表着陆系统原理的基础上,利用MATLAB/SIMULINK建立仪表着陆系统发射机、天馈系统和机载接收机、仪表显示的仿真模型.并利用MATLAB/GUIDE图形用户界面开发环境开发了仪表着陆系统仿真的GUI界面.为复杂电磁环境下仪表着陆系统的效能评估和飞行检验仿真系统的建立提供有价值的参考.     

基于真实地形数据的虚拟直升机低空飞行仿真

直升机的作战环境和运用特点要求直升机主要在低空或超低空飞行,因此在直升机飞行仿真中必须考虑地形因素的影响。本文研究虚拟战场环境中计算机生成直升机的自治运动仿真,实现了用于虚拟直升机低空飞行仿真的地形数据处理、路径规划、路径跟踪、实时避障以及与动力学模型的集成。     

基于Elman网络的无人直升机航向的预测建模

为了实现无人直升机的自主飞行,需要首先建立起准确的动力学模型,文中设置了无人直升机的飞行试验平台,采集了大量试验数据。通过对数据的分析,抽取其中有效的数据对,提出了应用Elman网络来建立无人直升机的航向预测模型的方法,并同其它的分析方法进行了对比。最后运用实验仿真验证了方法的可行性和优越性。     

武装直升机火控系统仿真转台的控制系统设计研究

针对武装直升机火控系统的特点,设计研制了一种可用于对其仿真实验的三轴电动仿真转台。在介绍该转台主要性能指标的基础上,提出了武装直升机火控系统仿真测试转台的控制系统总体设计方案,对控制系统的软件设计进行了详尽描述,上位机采用了先进的VxD技术,上位机与下位机的通讯采用了双缓冲机制。含实物仿真实验表明,该仿真转台的整个控制系统具有很高的控制精度,功能完善,可维护性好,已完成了多种型号武装直升机火控系统的重大试验任务。     

一种直升机工程模拟器的网络系统

针对直升机工程模拟器高度集成性和实时性需求,设计了一种直升机工程模拟器的网络通讯系统。实现了基于VxWorks的中心机的多处理机之间共享内存通信,关键节点之间反射内存通信,以及其他分节点之间以太网通信,重点研究了工程实践中多处理机、多网口、并行多任务、异构系统通信等关键问题的解决途径和方法。该异构网络通讯系统已成功应用于某直升机工程模拟器的开发。     

多模式船舶主机及其控制系统仿真器设计

由上海海运学院研制的船舶主机及其控制系统真器有三种模式，第一种是单机模式，主机模型，控制系统及其操作界面都在一台计算机中，第二种是主从模式，上位机采用PC机实现人机操作界面，下位机采用单片机作为控制器通过模拟操作台实现对模拟主机的控制，第三种模式是网络模式，作为大型轮机模拟器的一个核心部分，主机模型采用基于动态优化的BP神经网络，控制系统的软件采用实时多任务操作系统，该仿真已经在所海运院校和企业用于学生和在职船员培训。     

某型大柔性多体结构卫星半实物仿真

介绍了xPC实时目标环境，借助xPC平台实现了对某型大柔性多体结构卫星系统的半实物仿真试验开发，试验过程中，对xPC目标进行了二次开发，在星载计算机硬件不成熟时，采用一台xPC目标机来实现其快速控制原型，另一台目标机模拟星载计算机外部实时环境，由一台xPC宿主机分刺控制两台目标机保证仿真时钟同步，在快速控制原型的基础上逐步地引入实物部件从而实现半实物仿真系统的构建。整个卫星地面半实物仿真系统的开发过程是一种基于模型的系统设计思想，实验结果证明了方法的有效性。     

直升机伺服控制系统建模与仿真

建立某直升机飞控系统俯仰串联舵机伺服系统的模型并进行仿真,重点研究了不同状态下该串联舵机伺服系统的动态行为及双通道间的均衡控制.研究结果已应用于某型直升机设计中,该仿真模型也可作为伺服回路的监控模型用于进行飞行中自检测,具有极高的工程应用价值.     

基于处理器在回路的卫星编队仿真验证系统

为了验证星载计算机的软/硬件性能,建立了以两个星载计算机为核心的卫星编队仿真验证系统。介绍了该系统的软、硬件构成,重点解决了动力学仿真机与星载计算机CAN总线双向数据传输、动力学仿真机以及星载计算机的进程同步、星载计算机的无线通信以及实时驱动STK场景动画显示等问题。在成功实现系统的基础上,进行了双星编队自主维持控制仿真。仿真结果校验了系统设计的合理性以及软硬件接口的正确性。

Abstract：

To verify the software and hardware performance of the on-board computer, a demonstration simulation system for formation flying satellites was established based on two on-board computers. The software and hardware architecture of the simulation system were introduced, and the key problems of the data communication between the dynamic simulation computers and the on-board computers via CAN bus, the synchronization of the dynamic simulation computers and the on-board computers, the wireless communication of the on-board computers, and the real-time visualization animation by driving STK were solved. Based on the developed processor-in-the-loop simulation system, the autonomous formation keeping control for dual satellites was performed. The simulation results demonstrate the validity of the simulation system and the correctness of the software and hardware interfaces.     

实时仿真飞行管理系统的研究

对在基于网络的实时仿真系统上建立可行的仿真飞行管理系统进行了研究。在满足实时性要求前提下，实现了飞行管理系统中控制显示组块（ＣＤＵ）的动态图形仿真。对横向飞行剖面的生成进行了讨论，并实现了实时运行环境中横向飞行计划的生成。给贞了一种航线导航的控制率设计方法。建立了一个通用的、基于网络连接的飞行管理系统模型。     

微小卫星星载计算机系统可靠性研究与设计

针对微小卫星星载计算机系统对可靠性和实时性的苛刻要求,提出一种冷、热备份并存的微小卫星星载计算机系统设计方案。利用计算机系统可靠性理论和马尔可夫链理论对该系统方案的可靠性进行建模、计算和分析。计算结果表明该方案既保留了热备份实时性好的优点,同时在一般条件下,三年内星载计算机系统可靠度能够达到0.97以上,能够满足一般微小卫星星载计算机系统的可靠性需求。