工程飞行仿真系统中实时监控系统的开发

工程飞行仿真系统是飞机设计研制及飞行员训练过程中不可缺少的工具，而实时监控系统对于处理飞行仿真中的大量数据，提高仿真效率起着重要作用。该文根据飞行模拟器的专用要求，总结了实时监控系统的功能特点，并详细阐述了系统结构，实时监控多线程管理，监控曲线绘制模块和仿真数据处理模块的设计方案。该系统经实际应用，满足工程飞行仿真的各项技术要求。     

基于MATLAB的飞行控制实时仿真系统研究

本文在介绍飞行控制系统仿真实验平台研制基础上,重点讨论其核心部分实时仿真系统的分析与设计。考虑到实时仿真系统要求高可靠性、高稳定性、高实时性,本文选用MATLAB为工具,完成对实时仿真系统各个模块的分析与设计。最后通过实时仿真系统独立试验以及整个仿真实验平台的联合试验,证明此实时仿真系统满足飞行控制系统半实物仿真实验平台的要求,效果良好。     

基于MATLAB的通用飞行器仿真

在飞行仿真研究方面,以往建立的飞行器仿真模型往往忽略了模型的通用性,可重用性以及互操作性等问题;文中介绍了基于MATLAB开发的飞行器仿真软件;使用MATLAB/SIMULINK作为仿真软件开发环境,根据六自由度飞机对象建模的一般方法和原则,建立通用的飞行器全量非线性方程,并考虑了决定飞机性能的绝大多数因素;以面向对象的思想模块化的方式建立仿真子模块,利用XML对整体仿真模型进行动态配置;讲述了系统各模块架构及其数学模型;在飞行控制律验证方面,该仿真软件发挥了巨大的功效。     

基于DDS的飞机机电系统组态监控技术研究

为了解决基于DDS的分布式协同仿真平台多节点、多模型条件下飞机机电系统复杂关联参数的实时监控问题,结合组态监控技术提出一种基于DDS的飞机机电系统协同仿真组态监控方法,设计了组态监控平台与分布式仿真平台的数据交互接口,实现飞机机电系统模型的实时过程监控以及监控界面的图形化显示;集成测试结果表明,该组态监控方法实现了对飞机机电系统复杂关联参数的读写、存储以及监控界面的图形化显示,提高了飞机机电系统的协同仿真验证效率,降低了分布式协同仿真监控系统的开发难度.     

基于QNX的飞行仿真系统应用与测试

为了满足某型飞机飞控系统的地面综合试验要求,设计了基于QNX系统飞行仿真硬件平台、软件平台以及相应的开发流程.系统测试结果表明,实时更新数据的时间在2 ms内,满足了系统实时性的要求.该仿真系统成功地应用于驾驶员在环模拟试验中,大大加快了飞机的研发过程.     

基于面向对象技术的飞行仿真研究

针对当前在飞行仿真建模领域遇到的模型重用性差,设计模式不统一,不能适应冠代军用飞行仿真需求的问题,尝试在工程实践中引入面向对象的设计方法,实现规范仿真建模过程的目的.通过研究面向对象技术在飞行仿真系统研制中的应用范围与应用方法,结合实际项目中飞机导航系统的仿真过程,使用面向对象技术对其进行分析与设计,并据此建立了仿真模型.利用这种方法建立的仿真模型清晰明了,易于理解,有效地增强了系统的可重用性和继承性,收到了良好的应用效果,证明了将面向对象技术应用于飞行仿真领域是可行的.     

基于ADS-B飞行安全实时监控及半物理测试平台

针对现有飞行安全监控体系中ACARS报文航迹点数量稀疏、分布不均匀、时延长,提出基于ADS-B技术,实现实时、不间断飞行安全监控;首先,分析ADS-B广播的信息携带量,评估建立基于ADS-B实时飞行安全监控体系的可行性;该实时监控体系使用逆仿真检测飞行员的超限操作,使用飞行动力学仿真评估操作产生的后果,从而对飞行过程中存在的误操作进行实时检测并告警;然后,本着实用、可靠的原则,利用现有的计算机辅助软件,建立了ADS-B实时飞行安全半物理测试平台;最后,基于该平台建立了设计实时飞行安全监控系统的工程化、规范化流程;仿真结果验证了基于ADS-B广播进行飞行安全监控的实时性、有效性.     

基于OpenGL飞行实时可视化仿真的研究

以建立的飞机六自由度非线性微分方程为基础，介绍了如何在C＋＋ Builder6．0的开发环境下利用OpenGL建立三维仿真平台，实现飞机飞行特性实时三维动画仿真。提供了直观的反馈和针对仿真可视化设计的人机交互方法。本文基于OpenGL的飞行过程的仿真已经在飞行仿真实验中较好地实现了动态实时跟踪和数据的建立，在飞行仿真实现可视化计算和数据“可视化”方面有一定的实用价值。     

航天器GN&C系统功能行为建模与仿真平台研究

在航天器近距离相对运动任务规划的研究中,为了实现验证对航天器制导、导航与控制(GN&C)系统的功能行为建模方法与仿真平台进行了研究.在分析了航天器GN&C系统的功能结构以及各子系统之间的状态约束,建立其功能行为模型的基础上,根据MVC(Model-View-Controller)设计模式搭建平台框架,综合利用Java/MATLAB/VC++,集成系统模型算法,驱动任务指令生成与调度,设计跨平台数据传输机制,完成仿真平台开发.系统仿真平台灵活开放,支持任务设计、规划功能,可实现飞行方案的仿真推演.     

基于MATLAB的新型实时仿真系统设计

针对飞行控制系统提出的实时仿真要求,给出了一种实时仿真系统开发的新方法;基于MATLAB下RTW工具箱提供的实时目标接口功能,利用MATLAB的SIMULINK工具箱建立了无人机数学模型,并把模型下载到运行实时操作系统VxWorks的CPCI目标机中,从而快速开发了某飞行控制系统的实时仿真测试平台,给出了数字仿真和实时仿真的对比结果,研究结果表明该方法正确可行,使开发周期缩短了约1/3,且实时性和置信度都得到了很大提高。     

卫星姿态控制系统硬件在回路仿真研究

为了便于卫星自主智能控制技术的研究,该文研究了控制系统硬件在回路仿真技术,分析了实时仿真系统中仿真步长的确定及通讯接口技术的应用。文中详细说明了在MATLAB下采用S—function编写串口驱动模块的方法,还介绍了利用MATLAB／xPC环境下的UDP模块进行数据传输的方法。最后,该文设计了一个基于PC机的三轴稳定卫星姿态控制硬件在回路仿真系统,将反作用飞轮、陀螺等实物接人仿真系统。仿真结果表明实时仿真结果与数学仿真结果基本一致,仿真系统接口设计合理,实时性符合要求。     

基于Matlab/xPCTarget的数据采集系统

MATLAB作为一种面向科学和工程计算的流行软件．其发展相当迅速。随着Simulink\Real Time Workshop\xPCTarget等工具箱的推出，MATLAB在实时信号采集和控制方面又有了新的应用。本文主要是结合作者的实际运用．详细阐述了怎样基于MATLAB／xPC Target平台来构建数据采集系统，最后给出了应用实例。     

xPC驱动程序开发及在无人机仿真中的应用

MATBLAB软件的xPC Target实时仿真环境目前已经广泛应用于各种领域,但其软件提供驱动程序支持的设备较少,在一些应用场合的使用受到限制。针对这一问题,研究了xPC环境下一般驱动程序的开发方法。分别讲述了目前两种主流计算机总线-ISA总线和PCI总线设备驱动程序的开发方法及其使用问题,特别对PCI总线设备驱动程序的开发进行了详细研究。针对某无人机实时仿真系统的要求,对系统中使用的CompactPCI总线数据采集等板卡开发了驱动程序,并成功应用于半实物仿真试验,结果加快了仿真系统的研发进程,节省了研发费用,并提高了系统的灵活性。     

基于Stateflow和xPC的监控系统实现

Stateflow是MATLAB提供的一种基于有限状态机理论的图形化建模和仿真工具。本文介绍了Stateflow的重要概念和基本用法。并使用MATLAB的Simulink、Stateflow和RTW／xPC工具箱,完成一仓厍监控系统从建模、仿真到实时代码生成的完整过程,大大缩短了监控系统的开发周期。     

基于MATLAB/xPC的快速原型技术的应用

本文结合具体实例,详细阐述了在MATLAB/xPC技术框架下,针对研华公司的接口设备ADAM5000成功开发了驱动程序模块,并将该模块和MATLAB/xPC技术成功应用于一个完整的计算机实时控制系统。     

基于MATLAB实时视窗目标的实时仿真系统设计

在控制系统的设计开发中,传统的开发过程已不能满足市场对产品的快速性和多样性要求,该文提供了一种实现控制系统快速原型开发和实时仿真的新方法。其基本思路是将实时仿真的方法应用于控制系统的开发过程,使控制系统设计、实现、测试和生产准备过程同时进行,以实现产品的快速原型开发。该文中详细介绍了基于MATLAB实时视窗目标的实时仿真系统的构建,并且进一步深入分析了该系统的体系结构和实时机制,最终结合实例给出了相应的实时仿真的开发流程和控制方式。     

Real-Time Workshop实时仿真研究与应用

MATLAB通过组件Simulink提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境,可以在控制领域中建模并运行仿真,却缺少实时仿真支持.MATLAB工具Real-Time Workshop可以从图形模型生成ANSI C源代码,下载此代码在实时操作系统中运行可以实现实时仿真,但是目前市场上的实时操作系统在开发工具、用户界面等方面存在诸多不足.RTX扩展Windows在提供实时性的同时又可以利用Windows丰富系统资源.利用Real-Time Workshop产生C代码,把要求实时性的代码分离出来放在RTX实时子环境下运行,可以实现实时仿真.实验验证了此方法有较好的实时性.     

基于航空交流故障电弧标准的电弧仿真研究

随着飞机多电全电技术的迅猛发展,电力系统在飞机中的重要程度不断提升,而电弧故障是航空电力系统多发的一类电气故障,会引起飞机火灾,轻则烧毁线路,重则引起飞机坠毁。因此,航空交流故障电弧的研究对保障飞机电力系统的安全十分重要。针对传统航空交流故障电弧模型种类单一、难以准确模拟真实故障电弧的特点,基于航空交流故障电弧试验标准下点接触电极、点接触截断和松动接线柱试验中得到的故障电弧电压、电流特性进行分析后,提出模型改进方法,形成航空交流电弧仿真优化策略,从而涵盖所提航空交流电弧试验标准下的故障电弧特性。通过MATLAB/Simulink完成了电弧模型的搭建,对电弧数据及模型仿真结果进行特征量提取及比较,验证了航空交流故障电弧模型仿真策略和方法的有效性。     

采用U盘制作xPC目标启动盘

xPC目标是MATLAB提供的一种对硬件进行操作的工具,它采用了宿主机-目标机的技术途径,需用特殊的启动盘启动目标机。传统的方法是用软盘制作xPC目标启动盘,但目前软盘已有被淘汰的趋势。鉴于此,文章介绍了一种用U盘代替软盘制作xPC目标启动盘的方法,实际制作表明本方法是比较简易和有效的。     

MATLAB的单机型实时仿真系统的扩展与讨论

MATLAB下的实时视窗目标工具箱能够在一台运行Windows操作系统的微机上执行实时任务,可用于对自动控制系统进行实时仿真分析,但是此功能受限于其驱动程序。针对此问题,讨论了开发实时视窗目标工具箱驱动程序的关键问题,包括寄存器的访问和程序调试,提出了两种方法：（1）在实时视窗目标环境下借助于驱动程序的输出函数mdlOutputs;（2）利用xPC目标工具箱环境。在三台计算机上进行了不同的实验,实验结果表明所提出的方法能够正确地显示中间结果;采用开发的PCI-8360A模拟量输入驱动程序采集15路模拟量信号,结果表明实时视窗目标驱动程序在一定条件下可以和xPC目标驱动程序兼容,实时视窗目标的采样时间为0.18 ms要小于xPC目标的采样时间0.3 ms,这为实时视窗目标的扩展应用提供了新的思路。