大闭环半物理飞行实时仿真系统研究

根据研究课题需要设计了大闭环半物理飞行实时仿真系统。由飞行控制、动力学仿真和视景仿真等分系统组成．基于双余度光传网络高速互连。通过实际仿真测试，验证了容错飞控计算机、光传总线通信协议、两余度作动器等硬件系统的有效性和可行性，并提出该系统的进一步研究方向。     

运载火箭飞行控制系统双机仿真技术研究

运载火箭飞行控制系统的研制要求越来越高,需要有一项新的仿真技术及方法,全面验证飞控计算机软硬件设计的正确性,并能在实验室和火箭发射场环境下进行半实物仿真试验。该文对这项技术及方法进行了研究,提出了双机仿真技术方案：双机仿真系统组成、对飞控计算机软硬件设计要求、双机同步仿真方法、伴随仿真方法。这项技术及方法,已在试验实践中得到了很好的应用,满足了运载火箭飞行控制系统越来越高的研制要求,已成为一项十分有效的试验手段。     

无人机半实物仿真系统研究

针对某型无人机飞行控制系统,设计该飞行控制半实物仿真系统,阐述了该系统的构成、工作原理,并介绍了仿真软件,最后给出在该系统上半实物仿真的结果。结果表明,该系统能为自动驾驶仪创造一个很好的仿真环境,通过它可以较为全面地对飞行控制系统进行调试,极大地节约了试验成本和调试时间,对无人机飞行品质评估和加快无人机研制进度有很重要的意义。     

一种飞控系统信号源仿真设备的设计与实现

设计和研制了一种飞控系统信号源仿真设备,用于模拟飞机运动参数传感器分系统、电子飞行仪表系统等飞控系统信号源,旨在替代实物满足飞机飞控系统在地面静态综合试验和动态半物理仿真试验中对相应设备的需求。介绍了仿真设备需求、硬件配置、软件设计和维修性设计。     

基于1553B总线的飞控软件测试仿真平台设计

针对导弹飞控软件测试系统中更高可靠性、灵活性和实用性的要求,设计了一种基于1553B总线的导弹飞控软件测试仿真平台,介绍其系统组成及上位机软件的设计和实现。对高可靠性和灵活性的飞控软件测试仿真平台进行了研究,从软硬件方面予以分析,给出一个详细的设计方案：测试平台与飞控计算机采用1553B总线通讯的同时,利用VS2010设计上位机测试软件和S-function函数进行子模块封装,并通过Higale仿真界面进行实时的通信控制与显示,可以在保证通信可靠性的基础上对飞控软件的测试结果进行判断与分析。仿真测试结果表明,该飞控软件测试仿真平台方案可以实现对某型导弹飞行控制软件的通信与测试,并且具有高可靠性和可扩展性。     

飞机飞行控制系统仿真平台建设

飞行控制系统仿真平台作为现代飞机设计中的重要工具,适用于飞控系统研制的全阶段,是飞控系统研究与开发的重要设施。在分析飞控系统仿真平台建设的必要性、基本要求以及适用范围的基础上,给出了一种通用型半物理仿真平台的建设方案,最后指出了建设中需要把握的关键技术。     

模型直升机双核飞控系统设计与仿真验证

设计了一种以FPGA和DSP为硬件核心的模型直升机飞行控制系统,以飞控计算机为研究重点,介绍了其硬件结构和软件设计。为验证飞控系统功能上的可靠性,编写了相应的软件,完成了基于数控转台的地面测试实验。在数控转台和地面站两种环境下分别实时测量三轴姿态角,对所得数据的分析表明设计的飞控系统工作正常,数据通路正确,为模型直升机飞控的开发奠定基础。     

地空导弹飞行控制系统的综合仿真测试装置搭建

为实现地空导弹飞行控制系统在方案决策阶段和设计验证阶段的数字仿真,以及产品研制和交付过程中的半实物仿真测试、综合仿真测试等工作,介绍了飞行控制系统组成和分类,并阐述了对其进行相关仿真和测试的必要性。说明了飞行控制系统仿真测试的分类和实现方式,搭建了一种以仿真测试计算机为核心的综合仿真测试装置。该非标设备的硬件平台由综合仿真测试柜、转台及其控制部分组成,其软件架构采用LabVIEW程序语言搭建,实现了计算机自动完成飞行控制系统数字仿真、半实物仿真测试、产品综合仿真测试等功能,并具有测试精度高、重复性好、易操作等优点。经鉴定和验证,该装置能满足技术要求和用户需求,准确反映被测产品的真实状态数据;能自动生成最终的产品交付测试报表,提高产品测试线工作效率。该综合仿真测试装置的实现,对计算机自动控制技术在武器装备生产测试领域中的应用具有一定的推广意义。     

一种飞艇半物理仿真系统ARINC429驱动的设计与实现

为了满足飞艇实际飞行过程对通信可靠性和实时性的需求,半物理仿真系统的飞艇模型计算机采用以PC为平台的Xpc嵌入式实时系统,飞控计算机采用以PowerPC为平台的VxWork嵌入式实时系统,通过ARINC429协议完成数据通讯;硬件上,PowerPC通过桥接芯片访问并控制PCI设备;软件上,按照Xpc系统和vxWork系统PCI设备驱动程序的编写流程,分析了xPC内存驱动框架和vxBus驱动框架关键技术点,设计了飞艇模型计算机Xpc和飞控计算机Vxwork的ARINC429通讯卡驱动程序;通过实际的应用,证实所开发的ARINC429驱动程序满足飞艇半物理仿真平台数据通讯的可靠性和实时性。     

滑翔弹一体化实时半实物仿真平台设计

针对滑翔弹飞行控制系统半实物仿真平台研制中的两个关键问题——仿真实时性与一体化建模,建立了一套基于Windows操作系统的半实物仿真平台,开展了在较低成本的工业控制计算机上实现高效、实时的飞控系统半实物仿真研究。文中采取了Real Time Extension(RTX)插件扩展系统实时性的方案,既满足了仿真平台1ms精确定时的要求,又大幅降低仿真平台的成本;结合Simulink软件高效、安全的基于模型设计的解决方案,建立了扩展实时Windows系统下自动生成代码与手工代码混合编程的方法,重点解决了一体化建模方案在实时平台中的集成问题,并进行了仿真平台实时性能测试。最后完成了发射高度为海拔4800 m.初始速度为202 m/s以及不同误差组合条件下的滑翔弹半实物仿真试验,整个飞行过程中侧滑角都稳定在-3度与3度之间,满足飞控系统稳定裕度要求。     

Robust multi-mode flight control design for an unmanned helicopter based on multi-loop structure

In this paper, a novel multi-mode flight control strategy for unmanned helicopter, in presence of model uncertainty, atmospheric disturbances and handling qualities specification requirements (as in ADS-33E), based on multi-loop control structure combining robust H-infinity and PI control is presented. In inner loop H-infinity optimal control technique is utilized ensuring the stability of flight control system in case of change of helicopter dynamics, model uncertainties and eliminates effect of gust disturbance on helicopter states and collective/cyclic inputs. PI control in outer loop is used to improve the dynamic and static operation characteristics. Attitude control and attitude holding flight mode with satisfactory command response and decoupling characteristics is designed using the proposed control strategy. Analysis and simulation results show that Level 1 handling requirements as defined in ADS-33E are accomplished even when helicopter is under constant wind circumstance.     

小型无人直升机悬停小速度段位置控制技术

无人直升机在悬停/小速度飞行阶段具有特殊的物理特性,给控制系统的设计带来了诸多技术难题;针对无人直升机悬停/小速度段位置控制的需求,提出了一种基于"姿态角阻尼内回路"的位置控制结构,该控制结构采用内回路姿态角阻尼增稳,外回路位置控制的控制方式;并且针对增稳回路自适应性、抗风补偿和位置控制精度等问题,分别采用前馈自动配平机制与非线性PID控制方法对常规控制律进行改进;仿真验证表明,所提出的控制策略和控制律设计结果达到了较好的控制效果。     

直升机光传操纵地面物理仿真平台的开发

该文基于某型武装直升机控制增稳飞控系统，建立了直升机光传操纵地面物理仿真平台，着重开发了两种典型的光传技术。并叙述了仿真平台的结构配置及主要组成部件开发实现。实现了具有人机交互功能的直升机光传操纵可视化仿真，并通过光传与电传的特性对比验证了两种光传技术的有效性。从而为我国直升机光传系统的实现，提供了有效的地面开发平台。     

Direct self-repairing control for a helicopter via quantum multi-model and disturbance observer

In this paper, a new direct self-repairing control scheme is developed for a helicopter flight control system with unknown actuator faults and external disturbance. The design of multi-model-based adaptive control is used to accommodate the faulty system under different fault conditions. By appropriate switching based on quantum information technique, the system can be converted to the best model and the corresponding controller. Asymptotic model following performance and system stability is guaranteed. A disturbance observer is introduced to observe the disturbance of the system, which can produce corresponding control signals according to the disturbance. The results including a numerical simulation and a semi-physical verification demonstrate the effectiveness of the proposed self-repairing control approach for the helicopter flight control system.     

基于网络的飞行传感器仿真系统研究

提出了一种基于TCP／IP协议的传感器仿真系统,模拟无人机实际飞行中各类传感器的信导和电气特性,解决了全数字无人机飞行仿真系统中对飞机传感器进行实时仿真的问题。     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

An Experimental Test Bed for Small Unmanned Helicopters

This paper introduces a custom experimental test bed for the evaluation of autonomous flight controllers for unmanned helicopters. The development of controllers for unmanned helicopters is a difficult procedure which involves testing through simulation at first, and then actual experimentation on real vehicles. As simulation cannot accurately represent the exact real flight conditions and the dangers involved in them, the suggested test bed fills the gap between simulation runs and experimental flights. The developed system involves a small helicopter mounted on a flying stand, equipped with a set of sensors for real-time flight monitoring and control. For demonstration purposes, the test bed has been used for design and validation of a fuzzy logic based autopilot, able to perform hovering and altitude control. Experimental results are presented and commented for various test cases.     

直升机飞/发综合控制半物理仿真平台的视景仿真设计

针对直升机飞/发综合控制半物理仿真平台中直升机和发动机模型参数多、数据量庞大的情况,本文在VC＋＋平台下应用OpenGL组件库实现了直升机飞行过程的可视化仿真,把抽象的数据信息转化为直观的图形信息。最后,使用实时以太网连接各个计算机,采用UDP通讯协议实现数据传输。     

旋翼微小型无人机地面站系统的设计与实现

针对旋翼机的控制复杂性,设计一套面向旋翼式微小型无人机的地面控制站系统。利用该系统可进行航迹设定和任务规划,存储和回放飞机航行记录,接收航拍图像,并通过对旋翼式无人机虚拟模型和视频图像的融合处理,实时显示飞机飞行姿态、位置及运行状态,实现旋翼式微小型无人机的超视距遥控,具有直观、形象的良好操控性能。     

直升机飞控系统集成仿真平台开发

研究直升机飞行控制系统的设计开发需求,根据系统集成的开发理念,实现VC++开发环境下Matlab/Simulink和三维实时视景仿真软件Vega的综合集成,利用现有成熟软件工具,在一台普通PC机上开发了一个集仿真管理、控制算法设计与优化、三维可视化于一体的直升机飞行控制系统仿真平台,对直升机飞行控制系统的设计开发提供集成平台支持。集成平台可充分满足用户的仿真任务需求,可提高系统开发效率,同时具有通用的集成开发思路对类似系统研制和开发具有一定的参考价值。