全数字飞行仿真平台的设计与实现

为便于对飞行器建模和控制等理论技术进行演示和验证,采用软件工程的概念设计并实现了一种通用的研究型可视化飞行仿真平台.首先,基于面向对象的思想设计了仿真平台的总体结构和各个主要功能模块,建立了飞行器运动/动力和飞行控制模块的数学模型,并为其设计了模式化的接口,使平台可适用于多飞行器多控制策略下的飞行仿真.为获得较高的仿真...     

四旋翼无人机悬停飞行自适应PD控制器设计

提出一种基于模型参考的自适应PD控制器设计方法,用于质量可变的四旋翼无人机的悬停飞行控制。由无人机的动力学方程对悬停飞行时姿态角近似处理得出参考模型,根据参考模型选取一个与实际系统相似并且有期望动态特性的二阶系统。基于Lyapunov稳定性理论的方法,通过被控对象的输出与参考模型输出之间的误差确定控制器的参数,当被控对象参数发生变化时,自适应机构通过参数估计调整PD控制器的输出,使被控对象参数的估计值总能跟踪其实际值,并分别与常规的PD控制器和加入了限速补偿环节的PD控制器进行仿真实验对比。结果表明,该控制器的控制信号比常规的PD控制器超调量小;比加入了限速补偿环节的PD控制器调节速度快,稳定性更好。对于四旋翼无人机的悬停有更好的控制效果。     

微小卫星编队飞行仿真平台设计

为了进行微小卫星编队飞行设计,设计了一个仿真平台。该仿真平台由两颗模拟卫星和控制中心组成,通过星间RF设备和网络控制器形成三节点星间网络,并可以根据需要增加模拟卫星的数量。模拟卫星载有多个物理的敏感器和执行器,能够对其性能进行测试。在此平台上设计了双星主从控制、双星协同控制、三星主从控制、三星协同控制、单星失效模式等多种控制策略。通过GPS伪距差分技术进行相对定位外场实验,给出了编队飞行控制仿真所需的相对定位精度,同时也验证了星间网络的功能和可靠性。     

一种小型旋翼无人机平台的设计及飞行验证

研究了具有航拍和图像识别功能的旋翼无人机平台设计及工程实现方法。从直升机总体设计的理论出发,介绍了该旋翼无人机平台的设计及试飞验证过程。提出了总体方案及总体布局。在现有模型直升机的基础上,进行了旋翼与整机的匹配、球形云台的设计、动力系统的选择,及各种传感器的集成等方面的设计,并最终经过外场试飞实验验证设计的可行性。为进一步研究小型无人直升机提供了参考。     

模拟三维空间的飞行游戏仿真

简述了利用Direct3D技术设计游戏过程。分析并研究了简单几何体的渲染、管线的运用、3D模型和2D对象的调用和显示、模型的轮廓绑定等主要问题。仿真结果表明采用Direct3D技术在三维游戏视觉效果中的重要性。     

基于开源软件的无人机飞行仿真

飞行控制算法设计和仿真是无人机研制的关键步骤。为了缩短无人机飞行控制算法设计周期和试验成本,本文对无人机纵向和侧向控制算法进行了设计,并基于开源软件开发了固定翼无人机可视化的飞行仿真系统,对飞行控制算法进行仿真实验。仿真结果显示,飞行仿真系统实时且直观,通过对飞行仿真试验数据的综合分析,验证了飞行控制算法的有效性,该飞行仿真系统可广泛应用于无人机飞行控制算法的仿真验证。     

基于视觉伺服的小型四旋翼无人机自主飞行控制研究进展

 在GPS信号较弱甚至失效的环境下,视觉伺服能够通过视觉信息控制自主飞行,因此近年来视觉伺服在自主飞行控制领域受到广泛关注。根据获取的图像信息不同,可将视觉伺服分为基于位置的视觉伺服和基于图像的视觉伺服。与基于图像的视觉伺服相比,基于位置的视觉伺服位姿估计稳定,可直观地在直角坐标空间定义机器人运动,符合机器人工作方式,且控制器设计简单,但控制精度受摄像机和机器人标定精度的影响,且计算量较大。对于小型四旋翼无人机自主飞行控制的应用研究中,视觉伺服的实时性、精确性和鲁棒性尚待提高,且小型四旋翼无人机的智能化不高,在室内室外模式转换及室内协同控制方面还有广阔的发展空间。     

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。     

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。     

基于半实物仿真飞行平台的飞行记录系统设计

文章在研究了模拟座舱动作采集环境以及模拟飞行操作行为数据编码软件协议的基础上,提出了一种基于半实物仿真飞行平台的飞行记录系统设计并使用MATLAB/Simulink工具对飞行仿真平台进行图形化建模。本设计由硬件采集和软件存储融合而成,其中硬件设计部分包含了基于ZYNQ的音视频采集模块、ARINC664采集模块、ARINC429采集模块、兼容多类型离散量输入采集模块、网口通信背板和飞行操作套件等;软件存储模型由信源发生及加噪模块、数据压缩编码模块、数据存储模块和数据分析模块组成。与项目相关方多次联试结果表明:系统能够对飞行姿态参数、环境参数、发动机参数、各种告警信号以及飞行员通话信息和座舱语音信息等飞行仿真数据进行实时监测并循环记录。     

基于视觉的四旋翼飞行器稳定飞行控制

针对室内四旋翼搭载的常规惯性测量单元采集的速度具有很大误差, 在实际飞行过程中无法定点悬停的问题, 搭建了一套基于视觉的小型室内四旋翼飞行器, 应用串级比例、积分、微分控制算法(PID: Proportion Integral Differential)控制飞行器。实验结果显示, 此方法有效解决了室内或密闭环境下四旋翼在悬停飞行过程中水平漂移的问题, 能使四旋翼飞行器在室内的环境下平稳飞行。     

多管火箭随机发射与飞行动力学仿真

该文从武器全系统弹、炮、药、环境一体化的角度，在多管火箭发射与飞行动力学的理论研究的基础上，形成了多管火箭随机发射与飞行动力学数值仿真系统。对某多管火箭振动特性、动力响应及射击密集度等进行了数值仿真，仿真结果得到了一系列试验验证。由仿真系统仿真得出的某多管火箭武器密集度试验方案减少了试验用弹量82．5％。     

飞行模拟器视景系统的设计与总调

完成飞行模拟视景系统中各子系统的集成并完成总体调试,实现飞行模拟器的视景系统。采用串行、并行和网络通信方法将各子系统集成为复杂系统。消除各子系统间的相互干扰;解决复杂系统中的同步与协调问题;对信号进行滤波和平滑;消除网络阻塞。实现了目标投影系统和天地景投影系统的各种功能,使视景系统达到要求的性能指标,获得了满意的飞行模拟效果。     

台式飞行训练模拟器的视景仿真技术

为解决台式飞行训练模拟器的视景仿真问题,以真实地形仿真为基础,通过构造飞行仿真模型,利用二维图片视景展示、三屏同步和粒子爆炸效果等多重技术进行视景仿真.实践证明,该视景仿真技术能较好地再现飞行环境,与传统视景仿真方法相比,运行效率高、实时同步性好、模拟程度高,可满足飞行模拟训练的需要.     

飞行仿真电液伺服转台功能模拟器设计研究

介绍了一种用于飞行仿真的电液伺服转台功能模拟器的实现方案，着重论述了电液伺服转台的模型原理、功能模拟器的硬件结构及软件设计，该功能模拟器系统主要由工控机和信号接口箱两部分组成，配有多功能卡的工控机是功能模拟器的核心，它主要完成电液伺服转台特性数字模型的解算，并可模拟光电轴角编码器、测速机等反馈信号；信号接口箱主要用来转接外部信号以及模拟油源的液位、压力、球阀及油泵状态，仿真实验证明本设计的功能模拟器状态跟踪误差很小，功能齐全，操作方便，通用性好，完全可以替代实际的电液伺服转台进行控制系统开发，从而极大地提高了研制效率。     

一种飞参记录仿真应用的快速生成方法

介绍了一种飞参记录仿真应用的开发方法:利用Excel的VBA功能自动生成飞行参数解码与显示的实现代码,并快速地编译链接成应用程序。相对于原来的开发模式,可大大缩小设计人员的开发周期、提高开发效率和增加可维护性,特别是在处理大量数据时的优势更加明显。同时,该方法不针对特定的对象,凡是待处理元素具有相同的属性或具备批处理条件的系统均可使用此方法快速生成应用,具有通用性,在工程试验中有一定的实用价值。     

压气机虚拟试验仿真平台设计与实现

针对开展压气机特性自主实验要求和节约实验成本,结合虚拟现实和可视化技术,并通过VC 软件开发平台和OpenGL图形软件接口,建立了压气机虚拟仿真平台软件系统。该平台的实现可以进行压气机特性实验、压气机性能预测,同时该软件系统还营造了一种逼真的实验环境,为实验教学、操作培训以及设计验证、仿真研究等提供了可靠、经济和有效的手段。     

飞行保障过程中车辆调度建模与仿真

在分析建模与仿真技术在航空兵场站飞行保障中潜在应用的基础上,利用离散事件仿真(DES)方法建立了飞行保障过程中主动保障方式和被动保障方式下的两种车辆调度模型,并利用ARENA软件对所建模型的一个实例进行了仿真。仿真结果表明:网络化条件下的主动保障方式的单机保障时间比传统的被动保障方式的单机保障时间缩短3.25 min,保障效率提高10.6%。     

多因素耦合飞行情形的复杂系统建模与仿真方法

针对多因素耦合飞行情形动态复杂性强、易诱发不可逆灾难性事故等特点,首先分析了不利因素对飞行安全的影响,并对不利因素耦合类型进行归类,然后建立了以飞机六自由度全量仿真模型和驾驶员操纵模型为基础的人-机系统模型;重点研究了特殊情况下驾驶员的失误模型,建立了驾驶员滞后失误时间和反操纵失误的定量模型、自动驾驶仪可靠性模型、传感器故障通用模型和过载传感器故障模型。最后,以GJB 626A-2006中的自动驾驶仪低限高度自动拉起风险科目为例,对人-机不利因素双耦合和机-机不利因素双耦合2种情形进行了仿真分析,结果验证了该方法的可行性和有效性。