复杂大气扰动下大型飞机飞行动力学建模研究

大型飞机的机体尺度与中小规模的风场尺度接近,为进行高逼真度的飞行仿真,需要建立含扰动风参数影响的动力学模型.推导了含三维扰动风参数的六自由度动力学方程,给出了扰动风参数的计算方法.基于B747-100飞机建模数据,结合四点模型,给出了扰动风场中气动模型修正的一般方法.改进Newton-Raphson算法,对动力学模型进行了无风状态下的配平,并结合典型飞行状态进行了模型初步验证.分别基于质点模型和四点模型,给出了B747飞机穿越三维大气紊流场的数值仿真实例.结果表明,应用四点模型的仿真结果更能表现出大型飞机对大气紊流响应的随机特性.建立的含扰动风影响的动力学模型以及改进的配平算法可用于飞行模拟器的飞行实时仿真.     

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.     

交互式飞行视景仿真系统的设计与实现

基于六自由度运动模型,提出了Vega环境中飞行运动的数学表示及其C 语言描述方法,构建了通用的基于C /Vega的交互式飞行视景仿真系统的驱动程序流程和模块化功能结构,并基于MFC构架利用Vega的实时仿真驱动开发了交互式的实时飞行视景仿真系统。该系统可与控制主机、光电跟踪设备一起形成控制闭环,模拟飞机对运动目标的跟踪过程,并将相应的飞行参数以仪表的显示方式输出,辅助用户测试和评估光电跟踪设备的性能。     

任意着陆状态下的飞机起落架模型仿真研究

为支持舰载机的甲板降落研究而建立了一个任意着陆状态下的飞机起落架模型.为使该模型可以体现出飞机降落时的复杂姿态变化和每个起落架的反复压缩过程,采用了一种反向受力传递的分析方法,并将飞机的六自由度运动方程与三个起落架微分方程联立.通过仿真分析得到此模型可以准确的体现飞机的任意着陆过程,而且基本上与实际物理过程相符.     

用于大机动飞行仿真的四元数改进算法

传统的四元数和欧拉角之间的转换只在[-90o,90o]之间取值,且仅是对体轴系下的姿态角进行处理,并没有考虑与航迹轴相关的航迹角的转换问题,这样在大机动飞行仿真中不仅会使飞机方程的解出现奇异,且不能正确表示飞机的姿态。提出了一种新的改进算法,使用该算法,不仅能够实现全角度的四元数与欧拉角之间的转换,也对航迹角的解算进行了相应的处理,使仿真结果与姿态角和航迹角的定义及定义域吻合,能够正确描述飞机的飞行状态。经过对多种大机动飞行动作的仿真,验证了本方法是正确、实用的。     

飞机编队飞行保障系统的建模与仿真

采用先进建模仿真技术实现了非战时飞机编队飞行保障仿真系统。系统不仅能够建立飞机编队飞行保障过程模型,描述飞机编队飞行保障过程中的基本活动如飞行、故障发生、计划性维修及非计划维修;还能够按照各种事件的发生规律进行仿真,反映飞机编队在一段时间内累积飞行时间、定时维修及故障维修的情况。介绍了实际飞行保障过程,给出仿真模型描述,最后阐述了使用框图建模方法实现仿真系统的过程。     

可重复使用运载器再入弹道仿真

针对RLV再入特点,应用反馈线性化与模型预测控制相结合,设计了基于控制角与控制力矩间全反馈(非时标分离)条件下的反馈线性化控制器,实现了以控制增量做为优化变量、考虑模型状态和输入约束的模型预测控制器设计,解决了RLV再入模型的多变量耦合、参数不确定等非线性控制问题的平滑控制.最后在Simulink环境下建立了RLV再入仿真模型,应用RtFly快速原型系统完成了再入模型六自由度弹道实时仿真,仿真结果验证了该控制器能够较好跟踪制导参数,满足控制器设计指标和系统实时性要求.     

飞行模拟器运动系统误差分析与标定

为了解决飞行模拟器运动系统的精度问题,利用Creaform公司的C-Track双摄像头传感器和VxtrackTM动态跟踪模块,对某大型运输机飞行模拟器的六自由度运动平台进行运动学误差分析和标定.根据运动学方程和并联机构的闭环特性,建立运动学误差模型.采用区间分析的方法对得到的测量数据进行处理,对该模型进行有效的验证.得到了结构参数是影响位姿误差的主要因素,并采用修改输入参数的方法对误差进行了补偿,取得了很好的效果,对运动系统精度提高做了有益探索.     

基于气浮台的交会对接相对姿态和位置控制

基于交会对接地面物理仿真系统对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题进行研究,根据地面物理仿真系统的结构推导出描述系统姿态和位置运动的耦合六自由度动力学模型;基于此模型,在存在外部扰动的情况下,采用自适应快速非奇异终端滑模控制思想设计一种能够克服传统终端滑模控制奇异问题的鲁棒有限时间控制器。通过李雅普诺夫理论推导和仿真分析表明,该控制器在保证系统的有限时间稳定性和收敛性的同时能有效地抑制外部扰动。     

基于多模型MPC的变体飞机协调优化控制

针对变体飞机纵向动力学模型的变形机构、升降舵、发动机推力的协调优化控制问题，基于多模型切换的模型预测控制方法，建立了变体飞机的纵向动力学模型与气动模型，并分析了其在不同状态和构型下的动力学特性。针对变体飞机纵向运动的平衡点转移问题，基于小扰动线性模型设计了一种多模型切换的模型预测控制器。该控制器能够通过协调控制变形机构、发动机推力和升降舵优化飞行性能，并保证了输入幅值和速率受限的条件下变体飞机的状态变量不超出预先设定的范围。然后，给出了将控制器求解转换为二次规划的详细可行步骤。最后，通过仿真验证了方法的有效性。     

层次分析法在国家自然科学基金项目评审中的应用

针对国家自然科学基金项目评审的实际情况 ,设计了应用 AHP法评价受理项目的具体实现步骤 ,使项目的评审更加趋于公正、合理 .同时给出用幂法求最大特征值的一般性检验算法 ,从而使这一方法在应用中可以适用于任意有限个项目的处理.     

自助法修正的预白化HAC在平稳过程之间伪回归中的应用

传统预白化HAC法存在有限样本偏差,导致在相互独立的平稳过程回归中存在较高的伪回归概率.本文提出利用自助法减少其有限样本偏差,从而降低伪回归概率.同时,通过与一阶偏差修正的预白化HAC法的比较分析,发现自助法修正的预白化HAC不仅能减少偏差和降低伪回归概率,而且在GARCH类异方差和高阶自回归数据过程中具有更好的稳健性.     

水平集方法中窄带构造技术

提出了距离模板方法并从时间复杂度、窄带宽度以及零水平集点数对窄带生成的影响等方面与快进方法、快速扫描方法进行了比较;在分析快进方法的基础上,给出了一种窄带构造算法;改进了全局快速扫描算法,以用于生成窄带。2D图像分割与3D表面重建的仿真实验表明,距离模板方法能够较快地分割图像;快进和快速扫描方法适合于表面重建等3D应用。     

注水开发油田产量递减类型及其求解的数学逐次逼近法

从数学和渗流力学概念对注水开发油田产量递减类型和判别求解方法进行了研究,提出产量递减类型应为指数递减和双曲线递减两种类型;双曲线递减的递减指数ｎ的变化范围应为０＜ｎ＜∞;递减类型判别和递减参数求解方法可以根据最小二乘法原理,采用数学逐次逼近法直接求解产量随时间递减的关系式．通过对双河油田各油组平均单井产量递减状况、油藏数值模拟和油藏工程方法预测的产量递减的类型判别和递减参数的求解,证明理论正确、求解迅速、精确度高．     

目标加速度截获方法研究

在雷达测量中,由于加速度的影响使速度的测量变得十分困难,因此需要对目标的加速度进行截获并补偿。讨论目标加速度导致信号频谱的变化,分析两种目标加速度截获方法:样板法和共轭法。因为共轭法导致信号的频谱集中在很窄的频域内,所以提出一种改进共轭法来展宽信号频谱,提高估计精度。仿真结果表明,改进共轭法有效并可以很好地捕获目标的加速度信息。     

解析法及其在复杂问题研究中的地位和作 用简

本文探讨了自然科学复杂问题研究中的解析法、实验法和仿真法各自不同的内涵和思维活动特征,论述了三种研究方法的特点、作用、地位和相互之间的关系。以风力机气动设计为例,重点论述了解析法的研究步骤,对研究过程中出现的本质与现象、对立与统一、主要矛盾与次要矛盾、复杂与简化、局部与整体等辩证法范畴的问题进行了分析。     

一种改进的加权最小二乘排序方法

本文对层次分析法中权的最小平方排序方法进行改进,提出一种新的改进的加权最小二乘排序方法,并从理论上进行证明。文章最后通过一个实例将两种排序方法与特征根排序方法进行对比分析,结果表明,改进的加权最小二乘排序方法可导出与特征向量排序方法相同的排序结果,克服了权的最小平方排序方法与特征向量排序方法排序结果不一致的缺点。     

结构声辐射的虚边界元最小二乘法及仿真研究

提出用虚边界元最小二乘法研究结构体声辐射,推导了该方法计算振动结构辐射声场的计算公式,与常规边界元法相比,虚边界元最小二乘法避免了奇异积分的数值处理,且系数矩阵是对称的,通过仿真计算与解析解验证。结果表明,本文方法思想简单,程序处理容易,能够有效克服特征频率处解的非唯一问题,在边界附近解的精度较高等优点,便于工程应用。     

滇池二维浅水湖泊风生流模型研究及结果显示

二维风生流模型是浅水湖泊常用的水动力模型，适用于滇池的湖流模拟。本文讨论了模型的参数确定、初始条件和边界条件的确定及数值计算方法的选择。并给出了在10m/s均匀西南风作用下的模拟流场。讨论了使用VC进行流场动态演示的方法。     

约束力学系统运动方程积分的数值耗散研究

以数值积分求解约束力学系统指标-2的微分-代数方程(DAEs)为例,介绍了直接积分方法中的Newmark方法和HHT-α方法在约束力学系统仿真中的应用.主要从算法有无数值耗散、耗散量的多少以及如何控制耗散量的角度研究了这两种方法,并与BDF方法、Radau5方法以及ode45的数值耗散量进行了比较,得到的结果对于这些算法的使用,对于商业动力学仿真软件"求解器"中算法的选取有重要的指导意义,同时数值实验也表明辛算法也可以应用到非保守系统,虽然此时辛结构不再保持,但算法"无"数值耗散,可以更好的反映系统能量的变化.