时间触发以太网确定性调度设计与研究

随着航空航天领域电子系统向分布式发展,对机载网络高带宽、低延迟、高可靠性的要求越来越严格。传统的CAN、ARINC429等总线正在逐渐被AFDX、TTP、TTE等新一代航空总线技术代替。针对TTE交换式网络,设计了一种新的兼容时间触发流量和标准的事件触发流量的TTE以太网交换机方案,保证了时间触发流量的延时是可控的,并且固定在一定的范围内。经wireshark、Iperf3等软件测试检验了交换机的交换速率、抖动和丢包率;经modelsim软件仿真,并在FPGA硬件实验板上通过嵌入式逻辑分析仪和示波器检验了时间触发流量传输的可靠性、延迟范围和时间同步精度,根据同步周期的不同使同步精度达到了us级、ns级。     

考虑作动器动态补偿的飞机增量滤波非线性控制

针对飞机大迎角机动存在的模型参数不确定问题,提出了一种考虑作动器动态补偿的增量滤波非线性控制方法.基于推力矢量飞机姿态控制模型,利用Taylor级数展开和状态导数反馈分别设计了增量形式的气流角和角速度控制器.针对低通滤波求取状态导数产生的延迟,通过对控制量进行滤波补偿保证了状态导数反馈和控制量反馈的时间同步性.在此基础上分析了作动器动态对角速度闭环控制性能的影响,通过补偿器设计使系统具有期望的作动器动态,克服了增量式控制方法对作动器高带宽的限制.仿真结果表明本文提出的增量滤波非线性控制方法具有强鲁棒性和快速动态响应能力.     

执行机构带宽对动态逆方法的影响及解决方案

本文从理论上分析了执行机构带宽对动态逆闭环控制系统动态特性影响, 发现较低的执行机构带宽会在伪线性系统中引入一个非线性干扰项, 为此提出了两种方法来消除这个非线性干扰项, 一个是采用参考模型的思想设计补偿器提高执行机构子系统的等效带宽, 另一个思路则是直接在非线性反馈项中引入补偿直接对消非线性干扰项. 仿真结果表明, 两类方法都能较好地消除非线性干扰项, 直接补偿方法能精确消除干扰项, 但需要准确动力学模型, 提高等效带宽的方法虽然是近似的, 但能方便地引入自适应算法, 可以抑制执行机构模型参数不确定的影响.     

航空发动机PHM中的数据挖掘机遇与挑战

预测与健康管理(PHM)是未来先进航空发动机确保飞行安全、实现二级视情维修的关键使能技术。数据挖掘是PHM实现发动机健康状态评估、诊断以及剩余寿命预测的核心技术。本文首先从军事需求入手,简要分析了PHM技术的作用和意义,阐述了数据挖掘在PHM技术中发挥的重要作用,简要分析了国内外在航空发动机PHM中数据挖掘的差距。接着,详细分析了在航空发动机PHM技术中的关键数据挖掘问题,指出了数据挖掘问题的难点和技术挑战。最后,提出了集计算机、航空宇航两大学科之力推动发动机PHM技术成熟的建议。     

基于MSP430的稀土永磁无刷直流电机控制系统

针对小型无人飞机舵机的驱动需求,介绍了以MSP430F146为核心的稀土永磁无刷直流电机的驱动控制系统的组成、硬件电路和控制策略等.实验结果表明,该系统具有良好的动态和静态特性.     

航空油泵电机的相电流畸变纠正控制

考虑电枢反应中磁饱和现象和驱动器功率管非线性特性等因素的影响,为了解决航空油泵电机相电流谐波含量大、畸变较为严重的问题,提出一种新型的相电流畸变纠正控制方法. 该方法通过电流前馈幅值补偿能够基本消除各周期相电流幅值的波动,并通过迭代收敛控制,最终将相电流强制纠正为标准正弦波,从而解决了相电流畸变的难题.实验结果表明,所提出的相电流畸变纠正控制方法可以有效减少相电流幅值,提高电机系统的效率.     

共轴式无人直升机建模与鲁棒跟踪控制

针对共轴式无人直升机非线性、强耦合的动力学特性,本文提出了一种基于动态反馈线性化方法的鲁棒跟踪控制策略.首先根据叶素理论、Pitt-Peters动态入流模型、上下旋翼气动干扰分析建立了共轴式无人直升机的数学模型.然后对于高度-姿态子系统,通过扩展状态变量对其进行了动态反馈线性化,分析了零动态特性.根据内环期望跟踪特性对解耦后的子系统进行极点配置.通过设计鲁棒补偿器实现了对高度与姿态指令的鲁棒跟踪.在此基础上,针对水平面内的位置子系统设计了外环比例微分(proportional-derivative,PD)控制器以实现位置跟踪.最后,通过内环跟踪仿真验证了反馈线性化方法良好的解耦特性,通过干扰条件下的轨迹跟踪仿真验证了所设计控制器具有较好的控制性能与鲁棒性.     

无人直升机频域辨识模型参数摄动分析

提出了一种基于飞行器频域辨识模型的模型参数摄动分析方法。该方法通过将克莱姆-拉奥定理与频域辨识方法相结合对辨识模型参数的摄动范围估计算法进行了分析及证明。同时运用摄动范围计算过程中的相关指标对模型结构进行了优化,解决了飞行器模型辨识过程中模型阶次较难确定的问题。通过对辨识模型的摄动分析及模型结构优化使得模型能更准确地对系统进行描述。根据一种小型无人直升机悬停状态下的偏航通道飞行实验数据,利用该方法对其频域辨识模型参数摄动进行了分析并对其模型结构进行了优化,理论分析结果与统计结果的比较表明理论与实验方法效果一致,模型时域预测输出与实际输出的比较验证了摄动分析方法的可行性及有效性。     

变速度条件下控制攻击时间和角度的协同制导律

控制攻击时间和角度的协同制导律可提高多弹突防能力,发挥最大打击效能,是当前的研究热点.已有的协同制导律多数假设导弹飞行速度不发生改变,未考虑速度变化对到达时间估计带来的影响.鉴于此,采用贝塞尔曲线作为打击轨迹,根据导弹速度包络和贝塞尔轨迹长度对导弹到达时间进行估计.在证明贝塞尔曲线长度随初始航迹角增加而单调增加的基础上,通过调整虚拟初始航迹角来增加或缩短预期到达时间,进而实现弹群预期到达时间趋于一致.在假设缩短轨迹长度可缩短到达时间的基础上,证明了该协同算法可在飞行过程中控制弹群形成一致到达时间.通过仿真实验,验证了所提出算法可在保证各弹攻击角度精确的前提下实现较高的时间协同精度.     

基于 GPS 某无人飞机的导航与制导算法

选择可用性给全球定位系统（ＧＰＳ）定位误差带来了不确定性，根据协方差配置理论给出了一种导航滤波算法，滤波增益根据稳态误差方差的要求由协方差配置理论得出；着重研究了给定稳态误差协方差可配置充要条件及滤波增益公式．介绍了基于ＧＰＳ某型无人飞机的平面制导算法，给出了导航坐标系、坐标变换公式、机体运动模型、制导参数计算公式、航段切换准则及控制规律．利用本文的方法实现了无人飞机按预定航线的自主飞行，填补了我国在该领域的技术空白．最后简单介绍了仿真及实际飞行试验结果，试飞结果证明了算法的有效性及实用性．