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DCPS通信模型的分布式实时飞行仿真

为满足飞行模拟机仿真模型对数据传输的实时性和可预测性要求,基于以数据为中心的发布/订阅通信模型(DCPS),设计实现了一种分布式实时飞行仿真系统.对DCPS通信机制、主题与订阅的匹配语义及其提供的质量服务策略(Qos Policy)进行了深入系统的研究,提出了飞行仿真系统的组件化设计方法,并给出了一致的组件接口和实时数据传输的实现步骤.在用于研究的Boeing 737-800飞行模拟机上对该方法进行了试验验证,结果表明:仿真节点间的通信时延稳定在0.2 ms以内,时延抖动不超过5μs,该方法有效地满足了飞行模拟机仿真模型对数据传输的实时性和可预测性要求.     

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。     

基于新型MEMS技术的实时飞行仿真系统微控制器设计与实现

设计开发了一种基于新型MEMS技术的实时飞行仿真系统微控制器．首先设计了用以姿态控制、数据采集、控制律解算及接口通讯的微控制器系统的软件和硬件，在软件设计中采用了模块化思想，大大降低了微控制器软件设计的复杂度，同时给出了该软件的流程图．动静态仿真实验表明，所开发的基于MEMS技术的微控制器可完全满足实时飞行仿真系统对实时性和仿真精度的要求，从而验证了该设计方案的可行性和有效性．     

面向飞行模拟的大气效果实时绘制技术

针对飞行模拟器视景仿真系统特点,提出了一种适用于大规模场景、基于物理的大气效果实时绘制方法。介绍了大气效果的基本概念、实时绘制的简化模型和图形处理器(GPU)加速方法;修正了光照模型,使大气散射效果随高度而变化;使用开源视景仿真软件OSG(OpenSceneGraph),实现了大场景单散射大气效果的实时绘制。结果表明,基于物理的大气效果绘制,能增加飞行模拟视景仿真的真实感。     

探究飞行模拟器飞行仿真系统集成方法

为了找到一种软、硬件交互的大型复杂系统的集成优化的方法,根据设计的某型飞机飞行训练模拟器飞行仿真系统,对飞行仿真系统的集成进行细致的讨论。最后,通过试验检验这种集成方法是否够先进合理和是否具有时效性。     

直升机飞行动力学实时仿真模型研究

进行直升机飞行仿真的关键是要有一个可信度高的直升机飞行动力学模型。飞行动力学模型的可信度取决于旋翼诱导速度模型。本文在推导直升机全机运动方程组的基础上,引入旋翼广义涡流理论表示旋翼的诱导速度分布,并推导出旋翼挥舞运动模型。把旋翼气动力模型结合到运动方程组中,给出了完整的飞行动力学仿真模型。并对某型无人直升机进行了仿真计算,计算结果与实际相符。     

一种从自由飞行实验中提取空气动力系数的新方法

该文提出从飞行体自由飞行试验中提取空气动力系数的新方法－－Ｍａｒｑｕａｒｄｔ改进法。Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法综合了Ｃｈａｐｍａｎｎ－Ｋｉｒｋ渚最速下降法的优点而避开了它们的缺点，是一种比较好的数据处理方法。Ｍａｎｑｕａｒｄｔ改进法既继承了Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法的优点，又大大地减少了计算工作量，是一种收敛快的迭代算法，最后，给出了在靶道实验数据处理中的计算实例。     

高空飞行管理模型

本文首先由题中所列条件，确定出了以飞机在所给区域内的距离是否大于8公里作为判断是否相撞的标准，然后在给定的调整幅度小于30度这一条件下，用调整后的方向角是否符合判断碰撞的标准，得出调范方案．在判断是否相撞时，我们用了三种方案〔初等数学方法，BASIC源程序，Mathematica软件包的动画制作程序），并将问题中所列数据代人（或在计算机上验证）进行计算，都得出第三架飞机和第六架，第五架和第六架相碰．在对飞机的飞行方向角进行调整时，我们用了两种方案（数学方法（类比分析法），BASIC源程序），并将问题中的所列数据代人（或计算机上健入）进行计算．都得出了相同的每架飞机方向角的调整量。     

微型仿昆飞行机器人翅运动模型及气动力分析

对于微型仿昆飞行机器人的研制，提出了一个翅膀拍动的运动模型。该运动模型采用大迎角下拍和小迎角上拍的拍动形式，使其能产生较大的上升气动力。对该模型产生的气动力进行了分析和仿真计算，仿真结果表明：该运动模型在下拍阶段能产生大的上升和前进气动力。转动时间比γ、倾角β和翅膀拍动频率f对气动力的大小均有影响。     

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.     

微波着陆系统模型试验环境模型的实现

飞行检验仿真对实际飞行检验意义重大。根据微波着陆系统的技术体制和导航原理,设计并建立了机场微波着陆系统基于缩比模型的激光模拟飞行检验半实物仿真系统。主要研究了微波着陆系统半实物仿真系统的环境模型的实现理论和技术,以及机场典型环境模型材料的制备技术。以某机场为原型,建立其模型试验系统,并给出了试验结果。试验结果表明：微波着陆系统模型试验系统可以模拟实际机场场地环境的对微波着陆系统的影响。     

信号灯交叉路口的实时控制模型

提出了一个交叉路口交通的实时信号控制方法,它以车流密度作为控制目标来寻找最优的绿灯时间。交叉路口各进入段均装设车辆检测器,并仿真动态车流,以预测下一个信号周期内各停车线处的密度分布。具有仿真精度高,控制实时性好的特点。     

飞行模拟器操纵负荷系统内回路的逆模型控制

为了改善基于力回路的飞行模拟器操纵负荷系统的力感模拟逼真度,分析了内回路跟踪性能对力感模拟逼真度的影响;在基于结构不变性原理抑制多余力的基础上,提出了比例结合前馈逆模型补偿的复合控制策略,在不影响内回路稳定性的前提下,该复合控制策略能有效拓展内回路的频宽.仿真结果显示,该复合控制策略提高了内回路的跟踪性能.在基于RT-LAB的快速原型控制实验平台上进行了半实物仿真实验,结果表明该控制策略可以明显改善内回路的跟踪性能,从而显著提高操纵负荷系统力感模拟的逼真度.     

脉冲多普勒雷达实时杂波模型

为了解决杂波仿真中长期存在的精度和实时性之间的矛盾,提出了一种新的杂波仿真模型,即将杂波计算公式中的参数分类,把计算量较大的面积单元事先存储,实时构造最大飞行速度下的杂波功率谱,然后采用数据抽取技术,得到当前速度下的杂波功率谱,用这种方法实现了高精度下的实时性（不考虑反射系数带来的误差）,此方法适合于主动雷达导引头及全弹的闭环实时仿真实验,也可推广到多距离门的机载脉冲多普勒雷达仿真。     

Networked Control System Simulation Design and Its Application

Introduction The point-to-point communication architecture has been successfully used in industry for decades for con-trol system implementation.Expanding physical setups and functionality,however,are pushing the limits of the point-to-point architecture.…     

一种高扩展的分布式半实物实时视景仿真系统

针对某导弹攻防仿真系统中仿真节点之间的关系复杂且交互困难的特点,提出了基于Modelica和高层体系结构(HLA)的仿真方法,将攻防仿真系统中各仿真成员融合到基于HLA系统体系构架,各仿真单元采用基于Modelica语言进行建模.经验证该方法提高了仿真系统各仿真节点之间的互操作性及仿真资源的重用性.将实物仿真部分和视景仿真部分通过仿真联邦的邦员加入到整个仿真系统中,提高了系统的扩展性与可维护性.     

基于GPU粒子系统的烟花实时仿真

烟花的仿真对于烟花燃放编排、动画游戏、影视特效等有着非常重要的应用.基于粒子系统可以进行烟花的模拟,但粒子数较多时常常绘制速度较慢.引进最新发展的图形硬件加速绘制技术,提出了一种基于GPU(GraphicProcess Unit)粒子系统的烟花绘制技术,并构架实现了一个实时的烟花仿真系统,实现了不同烟花燃放场景的真实感仿真.     

输入受限网络控制系统的鲁棒模型预测控制

针对一类带有随机时延的输入受限多面体不确定网络控制系统,提出了一种鲁棒模型预测控制算法．假设随机网络时延为Markov链,并考虑Min-Max无穷时域性能指标,用线性矩阵不等式方法给出了依赖于模态的状态反馈控制器．基于Lyapunov方法,得到了保证可行性和鲁棒随机稳定性的条件．仿真结果验证了算法的有效性．