电脉冲除冰系统除冰激励的仿真研究

建立了电脉冲除冰实验系统的二维电磁涡流场分析模型,提出了数值计算后处理求解试验蒙皮表面除冰激励分布的方法,并利用有限元动力分析方法建立了试验蒙皮的三维动力分析模型,通过在模型上加载后处理所得的表面瞬态压力,仿真获得了试验蒙皮的响应加速度,最后引入加速度实验用以验证模拟值。结果表明,基于二维电磁涡流场数值计算后处理求解除冰激励与有限元动力分析试验蒙皮的方法,所得的加速度与实验测量值吻合较好,因此说明了所述方法的正确性,可为电脉冲除冰系统的冰层破坏分析奠定基础。     

飞机地面除冰运行的非合作博弈研究

针对大型机场对优化除冰调度运行以减少航班延误的需求,以及各航空公司对有限除冰资源的无序竞争,结合非合作博弈理论,建立飞机除冰地面运行的非合作博弈模型,设计了除冰资源分配的浮动优先级算法,在MATLAB环境下,利用首都机场动态航班数据对算法进行了仿真验证。仿真结果表明,将设计的浮动优先级算法应用于飞机地面除冰运行中,机场离港航班的延误情况得到了明显缓解,且对现有的"先到先服务"除冰调度策略进行了优化,并保证了资源分配的公平性,为机场地面除冰运行提供了一种新的思路。     

飞机除冰液地面除冰过程模型仿真与实验

描述了飞机地面除冰过程相关参数和热量损耗关系,选择机翼表面温度和积冰厚度作为描述该过程的状态变量,基于热平衡理论建立了该过程的数学模型。通过仿真研究,得出飞机地面除冰过程除冰效率的变化规律:提高除冰液温度,除冰效率明显提高;如果除冰液温度恒定,一味地增大除冰液流量,除冰效率提高不明显。在飞机地面除冰环境模拟装置上进行了模型验证实验,实验和仿真结果趋势一致,表明所建模型与实际过程匹配,可以为后续飞机地面除冰过程装备参数优化奠定基础。     

基于观测器的飞机除冰液温度鲁棒控制方法研究

对飞机除冰液温升模型的时变和延时特性进行了分析研究.采用Pade逼近对飞机除冰液加热系统的纯时延特性进行近似,将系统的时延问题转化为非时延问题进行处理.为克服由于飞机除冰作业过程中流量变化所造成的系统模型参数变化,采用基于滑模变结构的鲁棒控制方法对系统模型参数摄动进行补偿.为解决系统状态不可测问题,消除Pade逼近误差对出口温度的影响,采用状态观测器对系统的状态进行估计,并对Pade逼近模型输出误差进行补偿.利用系统不同流量下的试验温升曲线模型对设计的控制策略进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出算法的有效性.     

Smith预估控制在飞机除冰车大滞后时变加热系统中的应用研究

分析了时变、大滞后系统特性,通过对现有较为成熟可靠的智能自整定PID调节控制算法、Smith预估控制算法以及最小二乘参数辨识法进行深度组合,达到了在增加较小运算量的前提下克服大滞后及时变特性给系统带来不利影响、优化系统软硬件配置的目的。针对飞机除冰车快速加热系统的计算机温度控制仿真结果表明获得了令人满意的控制效果。     

飞机拦阻系统非线性控制仿真分析

针对飞机拦阻系统采用非线性控制进行了机构实现分析,利用状态反馈线性化及线性系统二次性能指标最优控制设计方法设计了非线性控制规律。建立了跟踪控制飞机位移及速度的非线性控制仿真模型,针对系统参数变化及飞机撞网速度测量值有偏差状况,进行了鲁棒性仿真分析,仿真结果表明:采用非线性控制,系统动态响应快,跟踪特性好,鲁棒性强,拦阻指标容易满足。     

飞机后续备件供应保障系统面向对象仿真

利用面向对象仿真技术研究了飞机后续备件供应保障系统的优化问题.利用规范的方式对飞机后续备件供应保障系统进行了形式化的描述,建立了飞机后续备件供应保障系统的Petri网模型;运用面向对象的数字仿真手段,设计了可以重用和扩充的系统的基本实体类,构造了实际系统的"硅替身”;根据仿真实验结果,得到了反映备件供应保障规律的典型的"乙”字形变化曲线,并分析了多种因素对备件平均保障概率的影响.     

飞机起落架数学模型的研究

对飞机起落架组成及工作原理进行较为详细的研究，建立了飞机起落架的数学模型，并在MATLAB／SIMULINK环境下进行系统仿真，给出仿真结果，分析了起落架对飞机防滑刹车系统的影响。仿真结果表明系统模型基本合理、正确，为设计、改进飞机防滑刹车系统，提高刹车效率和刹车性能，具有重要的指导意义。     

多电飞机开关磁阻发电系统的数字仿真研究

分析了多电飞机开关磁阻发电系统的运行机理，针对开关磁阻发电机（SRG）的特点，应用MATLAB/Simulink中的电力系统工具箱（PSB）建立了开关磁阻发电系统的仿真模型，并详细的介绍了系统模型的内部结构和Simulink/PSB建模方法。利用该模型对发电系统的稳态和动态特性进行仿真，将仿真结果与实测或其它仿真方法的输出进行比较，结果基本一致，验证了系统模型的正确性，从而为多电飞机电源系统的特性分析提供了一种可行的研究方法。     

飞机燃油系统仿真及有效能分析

以某型飞机燃油系统设计方案为原型,自供能源式供输网络为特色,建立了各主要部件的数学模型,并采用模块化结构的方法,利用Simulink/Matlab建立了各部件的仿真模块,构成仿真系统进行研究。求解了飞机燃油系统5种供油状态下各节点的流量、压力和温度,并分析了部分换热器参数对换热器有效能损失的影响。上述研究为飞机燃油系统的整体建模和仿真提供了新的思路和方法,同时对燃油系统的有效能分析有一定的意义。     

基于UML的通用3D飞行仿真平台的设计与实现

一个能对不同飞行器进行仿真的综合性平台对飞行器建模和飞行控制算法设计等理论研究工作具有重要意义。采用基于UML的面向对象的程序设计方法,综合利用网络通信与3D视景仿真,数据库,模型库等技术,构建了基于局域网的分布式通用3D飞行仿真平台。通过为飞行器模型设计合适的接口,该平台可以适用于多种飞行器的仿真,大大减少了数据和代码的冗余,具有良好的飞行器通用性和功能扩展性。

Abstract：

Theoretical research on modeling and control of aircraft needs a platform to simulate and verify the correctness and accuracy.A distributed universal 3D flight simulation platform was designed based on UML Object Oriented modeling method,network communications,3D visual simulation,database and model base.This platform could be used for simulating various aircraft by well designed interface of aircraft models.The code and data redundancies are greatly reduced.The platform has a good aircraft universal availability and function augment ability.     

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。     

基于X语言的起飞场景民机协同设计与仿真一体化方法

针对大型复杂产品,传统基于模型的系统工程(model-based system engineering, MBSE)方法存在系统设计和仿真验证的多语言、多平台集成实现,难以保证高效、准确地反馈系统设计的缺陷,无法达到快速优化设计目的等问题,提出采用基于面向复杂系统支持MBSE的新一代一体化建模仿真语言—X语言实现面向起飞场景的民机跨域子系统的一体化建模仿真。从民机起飞过程需求分析出发,建立了起飞场景的系统级模型和物理级模型,并在X语言的建模仿真软件—XLab进行统一的建模仿真验证,给出了基于X语言面向复杂产品协同设计与仿真一体化方法,为不同领域的设计人员实现复杂产品设计的协同与优化提供了全新的理论与方法参考。     

某飞行器级间分离气动力/约束力/飞力综合建模与仿真

飞行力学模块、约束力模块和气动力模块是构成飞行器级间分离建模仿真的三个主要部分。这三个部分相互耦合,给求解带来困难。为解决这类仿真问题,提出一种综合建模方法。该方法包括:飞行力学运动方程;CFE(Constraint Force Equation)方法求解约束力;CFD(Computational Fluid Dynamics)方法求解气动力和碰撞分析。其中,气动力模块计算得到气动载荷,输入到约束力的计算中;约束力模块得到的飞行器速度和角速度输入到飞行力学模块,经积分得到位置和姿态信息;而这些速度、位置和姿态信息又反馈到气动力模块中,构成一个回路。碰撞分析模块用来计算仿真终值条件。     

基于UML的飞机维修保障仿真研究

统一建模语言(UML)是一种基于面向对象技术的标准建模语言,其不仅可以在软件开发过程中使用,也可在复杂系统仿真中应用。参照面向对象Petri网的建模过程,提出了一种基于UML的仿真建模方法,通过UML状态视图描述各个仿真实体的状态变化,使用顺序图描述消息交互的时间性,并通过协作图连接各个仿真实体。文中将该方法应用于飞机的维修保障仿真过程,并根据所建立的仿真模型,对仿真系统进行了实现,得到了较好的效果。     

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。     

机载导弹大机动弹射发射动力学特性分析

先进战机在大机动条件下需要实现导弹的内埋式弹射发射,战机大机动发射时导弹弹射分离参数偏离理想设计值,威胁导弹与载机的分离安全。采用理论仿真和试验相结合的方法对战机大机动下的导弹发射动力学进行研究。基于有限元法和柔性多体系统拉格朗日动力学方程并考虑发射系统刚柔气液耦合特性,建立了载机大机动条件性下的导弹弹射发射动力学模型,仿真分析了载机大机动时的离心力和科氏力对导弹弹射分离参数的影响。最后,通过发射试验进行了实际验证。仿真及试验结果表明:离心力有利于发射安全性,科氏力对发射安全性具有负面的影响,大机动发射时须考虑科氏力的影响。     

基于ABMS的飞机拦截作战效能评估方法

研究了采用基于agent的建模与仿真(agent based modeling and simulation, ABMS)进行飞机拦截作战效能评估的方法。针对拦截作战的特点,提出了一种基于信息过程、以任务状态机为核心的agent模型结构。在此结构下,提出了信息域映射agent的概念以及基于此概念进行传感器探测与跟踪建模的方法,并给出了雷达探测与跟踪的通用模型。针对两类典型拦截作战情形进行了仿真和参数影响分析,验证了方法的合理性和有效性。分析结果表明,在单机作战、多机平台中心战和多机网络化作战3种不同作战模式下,飞机性能对效能的影响方式存在一定差异。     

伸缩翼飞机变形飞行的建模与滑模变增益控制

研究了伸缩翼飞机变形飞行过程的动力学建模与鲁棒控制问题,以分析机翼变形对飞机性能的影响机理,并实现机翼变形时的平稳飞行。首先通过气动仿真分析构建了伸缩翼飞机气动参数与机翼变形的关联函数,进而建立了变形飞行的动力学模型。在此基础上提出了一种新的滑模变增益控制(sliding mode gain scheduled control,SMGSC)策略,更好地保证闭环系统的全局稳定和鲁棒性能。仿真结果表明,机翼伸缩能直接改变飞机的气动特性和运动模态;SMGSC能更好地保持伸缩翼飞机变形飞行时的状态稳定,并消除复合干扰的影响;伸缩翼飞机通过机翼变形可以减少50%的燃油消耗实现同样的飞行任务,具有重要的性能优势。