无人机空中加油控制设计与仿真

无人机空中加油控制精度问题,无人受油机模型的各种不确定性与来自外部的各种干扰归结为扰动,造成控制精度差。为解决上述问题,提出一种免疫粒子群优化算法的自抗扰无人机自主空中加油飞行控制律设计方法。利用自抗扰控制能够自动检测并补偿内部与外部干扰影响的特点,并利用扩张状态观测器进行估计与补偿,从而增强了所设计飞行控制律的鲁棒性,用免疫粒子群优化算法对自抗扰控制器参数进行了优化研究,以提高设计效率。仿真结果表明,所设计的自抗扰自主空中加油控制系统具有优良的控制性能与较高的控制精度,能够满足无人机自主空中加油的要求。     

基于模型驱动的机载嵌入式软件应用

传统的软件开发方法已无法应对机载嵌入式软件开发面临的严峻挑战,基于模型驱动的软件开发方法将业务模型和软件实现平台分离,有效地提高了机载嵌入式软件开发效率。文中对两种机载嵌入式软件设计方法进行了比较,以基于SCADE平台实现的自动飞行控制系统的自动驾驶仪模态控制软件为例,并对SCADE自动生成代码与手工编写代码的执行效率进行了比较,证明前者更优,验证了基于模型驱动开发的软件设计方法能有效地提高机载嵌入式软件的开发效率。     

飞行管理系统AADL建模与分析

航空电子系统软件的建模与分析是保证军用和民用飞机高可靠、高性能的重要手段,也是模型驱动软件体系结构的重要组成部分。飞行管理系统作为航空电子系统的重要组成部分,传统上,对该系统的可调度性分析是在系统设计完成后,在实现与验证阶段进行的,这使得系统无法进行的准确地软硬件需求分析。采用先进的建模方法AADL对其进行建模,为飞行管理系统的可调度性分析、可靠性分析以及通信延迟等分析提供了可能,使得在系统需求分析阶段就可以准确确定系统的软硬件需求,并能大大降低系统的更改验证成本。首先论述了建模语言AADL的基本构成以及与航空电子应用接口规范ARING653的对应关系;然后描述了飞行管理系统的功能构成,并建立了飞行管理系统的AADL模型;最后详细论述了系统调度理论,AADL工具,飞管系统AADL模型的仿真分析。通过仿真分析为飞管系统的处理器选型、系统设计、软件设计与优化提供了依据。     

飞行管理系统AADL建模与分析

航空电子系统软件的建模与分析是保证军用和民用飞机高可靠、高性能的重要手段,也是模型驱动软件体系结构的重要组成部分。飞行管理系统作为航空电子系统的重要组成部分,传统上,对该系统的可调度性分析是在系统设计完成后,在实现与验证阶段进行的,这使得系统无法进行的准确地软硬件需求分析。采用先进的建模方法AADL对其进行建模,为飞行管理系统的可调度性分析、可靠性分析以及通信延迟等分析提供了可能,使得在系统需求分析阶段就可以准确确定系统的软硬件需求,并能大大降低系统的更改验证成本。首先论述了建模语言AADL的基本构成以及与航空电子应用接口规范ARING653的对应关系;然后描述了飞行管理系统的功能构成,并建立了飞行管理系统的AADL模型;最后详细论述了系统调度理论,AADL工具,飞管系统AADL模型的仿真分析。通过仿真分析为飞管系统的处理器选型、系统设计、软件设计与优化提供了依据。     

基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计

针对经典 PD 算法无法保证闭环系统在大范围内的稳定性的问题,提出一种基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计方法。在考虑滚转角响应特性的条件下建立了无人机盘旋飞行的非线性动力学模型,在此基础上基于反馈线性化方法设计了非线性盘旋控制器,以保证闭环系统的全局渐进稳定,并通过Matlab/Simulink中将盘旋控制器加入模型进行仿真。仿真结果证明：相比于线性盘旋控制器,非线性盘旋控制器可得到更好的动态响应特性,其抵抗风干扰的能力也明显优于线性盘旋控制器。     

基于卡尔曼滤波的AR 模型无人自主空中加油预测制导策略

为了改善无人机自主空中加油(AAR)“捕获”阶段中受油机对锥套的“被动跟随”状况,提出一种基于卡尔曼滤波的AR模型无人自主空中加油预测制导策略。利用自回归(auto regressive,AR)模型预测锥套飘摆的未来位置作为受油机导航点,并依据卡尔曼(Kalman)滤波原理对模型进行参数估计,通过加油仿真试验现象对提出方案的实时性能进行定量分析,并提出4种提高实时性的优化措施。仿真结果表明：该算法具有极高的预测精度,改善后的方案满足空中加油场景的实时性要求,能够使加油对接成功率显著提高,对无人机自主空中加油技术的实现具有较重要的意义。     

基于模型驱动的机载嵌入式软件应用

摘　要 传统的软件开发方法已无法应对机载嵌入式软件开发面临着严峻的挑战,基于模型驱动的软件开发方法将业务模型和软件实现平台分离,有效的提高了机载嵌入式软件开发效率。本文对两种机载嵌入式软件设计方法进行了比较,以基于SCADE平台实现的自动飞行控制系统的自动驾驶仪模态控制软件为例,并对SCADE自动生成代码与手工编写代码的执行效率进行了比较证明前者更优,验证了基于模型驱动开发的软件设计方法能有效提高机载嵌入式软件的开发效率。     

基于无人车的实时地图建立与定位

针对在未知环境中的地图建立和定位，提出了一套具体的方法和步骤。通过对激光数据进行处理，采用viewing sector的方法实现局部地图与全局地图的融合。将生成局部地图的激光数据点与全局地图的进行匹配，并生成误差函数，使用F-R共轭梯度法对其进行极小化，实现对机器人的定位。仿真表明，该算法可以在建立地图与定位时，保证良好的精确性。     

基于Ansys的开关磁阻起动/发电机转子槽型设计

分析了开关磁阻起动/发电机双凸极结构的优缺点。在有限元仿真分析的基础上,提出了开关磁阻起动/发电机两种槽型结构:填充型转子槽型和流线型转子槽型。利用有限元分析软件Ansys对此两种槽型优化方案与传统电机槽型进行了应力、形变、热场等分析,并对仿真结果进行了对比分析。在不同槽型的热场分析中首次提出了多场联合有限元仿真的温度场分析方法。为开关磁阻电机槽型的设计提供了参考,并对两种槽型的适用场合提供了理论依据。     

开关磁阻起动/发电机设计方法研究

开关磁阻起动/发电机是电动机与发电机的结合体。提出一种将经典电机设计与最新有限元设计相结合的电机设计方法,该方法将传统设计方法的快捷、简便与有限元设计方法的精确、直观等优点相结合。并且采用以发电机性能为主,兼顾起动性能的设计方式;在多场有限元联合仿真的基础上,设计并试制了一台循油冷却开关磁阻起动/发电机。实验证明,该设计方法适合于该类型电机。