基于VAPS的FMS CDU 实时仿真系统开发

基于VAPS建立了飞行管理系统控制显示组件（CDU）实时仿真系统。在满足真实性和可靠性的前提下，给出了基于VAPS的CDU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的CDU模型。在满足实时性要求的前提下，实现了飞机管理系统中控制显示组件的动态图形仿真以及在实时环境中飞行计划的生成。对飞行计划的生成进行了讨论，解决了仿真中的一些关键技术，并实现了在实时运行环境中的故障处理、数据传输及通信功能。为达到一个完整的FMS仿真系统打下了基础。     

基于故障注入的仿真测试方法过程框架

在嵌入式系统组成特性和嵌入式软件测试抽象分析基础上,提出了一种基于故障注入的嵌入式软件仿真测试方法.结合故障注入试验过程特点,将故障分析、故障建模和故障注入技术有效地应用于嵌入式软件仿真测试过程中,并对该方法的测试过程框架进行了探讨.     

无人机故障注入与故障诊断实时仿真平台研制

对无人机故障注入与故障诊断实时仿真平台的功能模块进行划分和描述,构建仿真系统的框架。在VxWorks环境下建立无人机故障注入与故障诊断半物理实时仿真平台。利用该平台可以进行飞行控制、故障注入与故障诊断等不同的仿真任务,同时各模块相对独立,有较好的移植性和工程应用性,系统测试结果表明了该平台设计的合理性,为无人机故障注入与故障诊断通用仿真平台设计提供了有益参考。     

基于软件仿真技术的外源性故障注入方法研究

针对当前复杂系统测试性试验中存在的无法模拟外部条件性存在的设备故障、外部输入输出故障模式单一等故障注入问题,定义了外源性故障的概念；针对外源性故障具有的功能逻辑和运行场景特性、故障源繁杂特性、模拟难度大成本高特性、总线交联特性,总结了外源性故障注入的基本要求；提出了一种面向外总线复杂应用数据仿真的外源性故障注入方法,面向总线应用层数据,从复杂系统的高级应用逻辑出发,模拟复杂系统交联环境、使用方式等故障行为,建立自动化的实时仿真故障注入环境,通过全数字仿真模型模拟交联环境的行为,进一步通过模型输入、输出或模型参数的改变,实施总线高级行为的故障注入。最后阐述了测试性试验中的外源性故障注入实施方案,分析了该方法的关键技术和环境构建思路,制定了外源性故障注入试验的实施流程。     

基于VHDL的故障注入工具的研究

基于VHDL的故障注入技术是一种验证系统可信性的有效方法,构造基于VHDL的故障注入工具是故障注入研究的一个重要组成部分.对基于VHDL的故障注入技术进行了研究,详细描述了该故障注入工具的结构和主要模块功能,并进行故障注入实验,分析和计算故障的激活率、探测率、恢复率.故障注入工具可用于对中等复杂度的VHDL模型进行故障...     

基于Linux的无人机故障注入软件研究

无人机故障注入软件利用故障注入技术实时地模拟飞行控制系统的故障,它主要用于飞行控制系统的故障注入与故障状态下动态性能测试和综合测试;它通过动态修改被测系统输入和输出信号达到故障注入目的,并能实时记录被测系统的响应从而分析不同故障对被测系统的影响程度;为了解决该软件在WINDOWS平台运行中所存在的缺点,设计构造了基于Linux的无人机故障注入与分析系统软件,完成了软件开发和故障分析;在无人机动态测试过程中,故障注入试验结果表明了这种方案的正确性和可行性。     

分布交互式实时三维飞行仿真平台的综合设计

针对基于高阶非线性系统数学模型基础上的飞行器控制系统设计难于验证的实际问题,在基于全数字飞机的非线性模型基础上,在分布式局域网的仿真环境下,利用飞行控制律实时算法、面向对象的编程方法、TCP/IP网络通信技术及计算机三维仿真等技术,构建了分布交互式实时三维飞行控制系统仿真平台,研究了该平台的软硬件构成、设计方法及相关的关键技术,并且在网络环境下分别开发了基于增益表和自修复重构的实时仿真算法,成功模拟了飞机在驾驶员在环和全自动飞行的情况,研究结果表明了该仿真平台在飞行仿真训练和教学中的实用性以及验证先进控制律的可移植性.     

智能弹药的实时仿真可视化系统设计

针对仿真可视化系统开发时间长、开发费用高的问题,提出了一种利用Unity3D引擎进行实时仿真可视化系统开发的模块式设计方法;首先,对武器仿真可视化系统进行了分析,提出了智能弹药实时仿真可视化系统的五大模块;然后,通过在3ds Max下建立智能弹药模型和Unity3D下的二次开发,构建了智能弹药仿真可视化系统的仿真环境,以C为编程工具,设计了仿真驱动、串口数据通讯和仿真输出模块;最终,实现了智能弹药实时仿真可视化系统;实验证明,该系统可以有效地在监视器上实时显示出智能弹药的飞行姿态、飞行参数和飞行轨迹.     

基于QEMU实现的处理器类故障模拟与注入方法研究

故障注入技术在BIT软件测试中是一种有效的手段。针对电路板级BIT软件测试中遇到的问题,介绍了一种基于开源模拟器QEMU实现的处理器类故障模拟方法。采用该方法对多种处理器故障进行仿真建模,通过对QEMU的扩展开发,加入故障行为模拟模块和故障注入模块,以实现一个具有处理器类故障注入功能的系统级模拟器BitVaSim。首先分析处理器功能故障模式,提取故障的关键字值对,用XML Schema定义故障并用于故障建模;其次对QEMU代码进行二次开发以实现对处理器故障行为的模拟;然后通过配置故障注入接口实现模拟器运行时的故障模式匹配、故障按条件触发等功能;最后通过实验案例来观察模拟器的故障表现,评价这种基于模拟器的故障注入技术。实验过程和结果显示这种方法是有效可行的。     

一种基于数据流分析的故障序列生成方法

故障注入是一种测评容错机制的有效方法,它通过有意识地向目标系统引入故障来加速测试容错机制的试验过程.目前大多数故障注入实验中采用的故障序列都是通过随机抽样获取的,容易造成故障潜伏,从而导致容错机制的评测结果不准确.本文提出一种基于数据流分析的故障序列生成方法.提出<故障注入位置,故障注入时间,故障类型,故障掩码>的单粒子故障模型.在此基础上,通过数据流活跃变量分析计算得出故障注入位置属性,以及定值-引用分析确定了故障注入时间属性.并以PowerPC8548处理器和它对应的Trace模拟器为实验平台,验证了该故障序列生成方法具有90%以上的失效加速比,较好地解决了故障潜伏问题.     

液压系统故障注入与故障诊断仿真研究

通过机-电-液联合仿真等技术手段,构建了基于AMESim和MATLAB软件构建故障诊断数字仿真验证系统,实现机电液系统的故障模拟、注入与诊断仿真功能。并以某典型液压举升回路系统为对象,完成故障模式及诊断方法的研究,建立仿真模型、完成故障注入和诊断过程的演示验证。结果表明,该仿真系统可应用于类似系统、不同工况、不同故障模式的故障注入与故障诊断仿真,极大程度上提高了液压系统的可靠性的设计。     

飞行试验综合安全监控技术

在新型飞机飞行试验任务中,遥测监控技术是保证试飞安全,提高试飞效率的重要手段。针对目前地面实时监控技术面临的问题和挑战,提出采用基于故障树的多类型告警技术、试飞任务的嵌入式准实时数据处理技术及应急处置辅助决策技术等先进监控技术,引入试飞安全决策库理念,建立应急处置辅助决策机制,构建飞行试验综合安全监控系统,实现飞机各系统试飞状态监控和综合故障告警、复杂试飞科目的准实时计算评估和应急处置决策支持。实际飞行试验结果表明,应用此技术开发的综合安全监控系统,可以使试飞指挥员和工程师在第一时间及时准确地获取试验机故障告警、试飞科目评估结果和应急处置决策方案,极大地提高了试飞效率和安全性。     

无人机飞控系统故障诊断专家系统设计

针对无人机飞控系统的特点和维护要求,本文介绍了MBIT故障诊断专家系统的设计思路和实现方法,构建了无人机飞控系统故障诊断专家系统的体系结构,深入研究了如何建立故障知识库,制定推理机制,组建综合数据库和故障解释等问题。并结合某型号给出了具体的示例。在工程实际应用过程中,可以利用本系统对无人机飞控系统进行有效维护。     

基于遗传小波网络的飞控系统故障诊断研究

针对飞行控制系统的传感器故障诊断问题,构造基于Mexico hat小波的小波神经网络,采用改进的自适应遗传算法优化所构造的小波网络的网络参数,并应用训练好的小波网络对飞行控制系统的传感器故障进行诊断.通过在Matlab/Simulink中建立飞控系统传感器的数字仿真模型并进行计算机仿真,得出所构造的小波网络能很好地诊断出飞控系统传感器的三类故障.仿真结果表明,用遗传算法训练小波网络,收敛速度快,且不会陷入局部最优点,训练好的小波神经网络的收敛性、故障诊断能力及泛化性均强于传统的BP神经网络.     

机车110V充电装置实时故障预警系统研究

110V充电装置作为机车的一个重要部分,其性能的好坏直接影响到机车的运行。本文以专家系统及故障树理论为基础,进行机车充电装置实时故障预警系统的研究。基于专家系统的故障诊断及预警方法进行分析研究后,将其应用到充电装置的针对预警中,建立了充电装置的故障树、知识获取、知识表示、故障预警推理机方法。然后,建立实时验证系统验证该理论分析及方法的可行性、有效性。     

Development and application of sliding mode LPV fault reconstruction schemes for the ADDSAFE Benchmark

This paper describes the development and the evaluation of a robust sliding mode observer fault detection scheme applied to an aircraft benchmark problem as part of the ADDSAFE project. The ADDSAFE benchmark problem which is considered in this paper is the yaw rate sensor fault scenario. A robust sliding mode sensor fault reconstruction scheme based on an LPV model is presented, where the fault reconstruction signal is obtained from the so-called equivalent output error injection signal associated with the observer. The development process includes implementing the design using AIRBUS׳s the so-called SAO library which allows the automatic generation of flight certifiable code which can be implemented on the actual flight control computer. The proposed scheme has been subjected to various tests and evaluations on the Functional Engineering Simulator conducted by the industrial partners associated with the ADDSAFE project. These were designed to cover a wide range of the flight envelope, specific challenging manoeuvres and realistic fault types. The detection and isolation logic together with a statistical assessment of the FDD schemes are also presented. Simulation results from various levels of FDD developments (from tuning, testing and industrial evaluation) show consistently good results and fast detection times.     

基于置信规则库的飞控系统故障诊断

针对传统飞控系统故障诊断中存在的因引入专家知识引起的主观偏差问题和使用数据驱动方法因数据量不足导致的过拟合问题,提出了基于置信规则库推理的飞控系统故障诊断。根据已有故障知识构建飞控系统故障诊断置信规则库,利用测试过程中获得的故障数据,以数值样本优化学习模型对置信规则库参数进行训练。实例表明,经少量样本训练后的置信规则库可以很好地解决初始置信规则库参数存在主观偏差的问题,经实验证明该方法能够实现高效可靠的飞控系统故障诊断。     

飞行仿真系统数据可视化设计与实现

研究飞行仿真系统结果数据可视化,为验证分析飞行仿真系统结果的正确性,需要对仿真系统输出的飞行性能数据进行实时在线观测并与标准数据进行对比分析。针对飞行仿真系统对飞机飞行数据实时观测的需求,设计了一种可实时观测的飞行仿真数据可视化方案。在建立仿真系统模型的基础上,为了提高系统的可靠性和优化数据结构,提出了新的数据结构和曲线生成算法绘制实时曲线,实现了数据的可视化观测,避免了实时绘制过程屏幕的闪烁和曲线出现的锯齿。并结合飞行仿真特点,利用MapX组件技术加载了具有导航台的全国地图,对传统的电子地图显示进行了改进,实现了飞机在地图上的实时航迹观测。仿真结果表明,系统能够实时观测仿真结果并分析系统误差,实现飞行仿真数据的可视化,并可验证飞行仿真系统的正确性。     

基于残差决策的自动飞行控制系统远程实时故障诊断

针对自动飞行控制系统结构复杂、关联部件众多,发生故障时诊断时间长,从而影响飞机运行效率的问题,提出一种基于飞机通信寻址报告系统(ACARS)的远程实时故障诊断方案。首先,分析自动飞行控制系统的故障特点,设计搭建检测滤波器;然后,利用ACARS数据链实时发送的自动飞行控制系统的关键信息进行相关部件的残差计算,并根据残差决策算法进行故障诊断及定位;最后,针对不同故障部件残差间的差异大、决策门限无法统一的缺点,提出基于二次差值的残差决策改进算法,减缓了检测对象的整体变化趋势,降低了随机噪声和干扰的影响,避免了将瞬态故障诊断为系统故障的情况。实验仿真结果表明,基于二次差值的改进残差决策算法避免了多决策门限的复杂性,在采样时间为0.1 s的情况下,故障检测所需时间大约为2 s,故障检测时间大幅降低,有效故障检测率大于90%。