直升机运动实时仿真建模研究

人类在创造了固定翼飞行器--飞机之后,经过了大半个世纪,直至二十世纪30年代,又创造了一种可"垂直起降"和"悬停"的新型实用飞行器--直升机.该文简要叙述了直升机的操纵方式及特点,并分析了典型状态下的受力情况,根据直升机动力学系统仿真需要和目的对动力学系统仿真模型进行了简化与修改,特别是简化了主要部件的空气动力计算方法,使得在缺少实验数据的情况下,可以计算出近似受力.通过简化仿真模型,成功的降低了驾驶直升机的复杂性.本文的建模与仿真方法,适合一般的直升机,具有通用性和实用性.     

直升机仿真模拟训练软件系统设计实现

针对直升机仿真与地面模拟训练的需求,以VC++和Vega为开发工具,研制了一套具有三维视景显示功能的软件系统。通过编写直升机各执行机构的递推运算程序实现直升机模型的解算,用MFC设计直升机"操纵台"与"驾驶杆"界面,在Vega配置的视景仿真环境中显示直升机飞行姿态,以GDI为辅助工具编写虚拟仪表和曲线显示窗口,实时显示直升机姿态角、航向角和速度等飞行数据,实现了直升机仿真与模拟训练功能。实际运行结果表明,该系统仿真效果逼真,达到了设计要求,具有较好的实用性。     

基于实时仿真平台直升机系统控制策略研究

直升机飞行控制系统属于典型的多输入-多输出系统,本身具有非线性特性,是控制系统工程中较为复杂的被控对象,设计有效的低成本的直升机的飞行控制系统日益受到重视.本文设计了一种新型的直升机实时仿真系统,利用加拿大Quanser公司开发的三自由度运动仿真平台,基于Matlab的实时工作间进行了飞行控制系统的设计,通过代码自动生成环境产生实时仿真代码,进行仿真实验.本文介绍了系统的组成,建立了系统的数学模型,设计了系统的控制器,并对最优控制策略进行了研究.控制器在传统PID控制方案的基础上采用LQR控制方案.最后经仿真验证可知,LQR控制器可以实现最优控制,该系统控制效果较好.     

基于Simulink的船舶电力系统仿真研究

针对传统用C++语言编写船舶电力系统模型的方法较为复杂的特点,将 Simulink仿真与C++语言相结合,建立船舶电力系统基本模型。根据Simulink仿真发电机模块与算法的特点,结合模拟训练中实时性的要求,对基本模型进行改进,构建两种适用于不同算法的船舶电力系统仿真模型。仿真结果表明,定步长算法下的仿真模型可满足模拟训练实时仿真的要求;变步长算法下的仿真模型结合多项式拟合算法,可得到与实时仿真基本相同的结果。因此,两种仿真模型均适合于基于模拟训练的船舶电力系统。     

基于卡尔曼滤波的风场测量仿真软件平台设计

提出了一种自适应卡尔曼滤波算法，介绍了基于最优卡尔曼滤波、传统卡尔曼滤波及自适应卡尔曼滤波算法、具有开放性和可扩充性的风场测量计算机仿真试验软件平台。仿真和试验结果表明，软件平台实用有效，自适应卡尔曼滤波算法比常规卡尔曼滤波精度高，鲁棒性、收敛性好。     

直升机系统可靠性仿真研究

本文介绍直升机系统可靠性仿真研究及其相应的某型直升机可靠性仿真软件系统.首先讲述了系统开发背景;其次详细阐述可靠性数据的处理、可靠性模型的选择、建立及其参数估计方法,然后介绍了可靠性仿真软件的实现;最后给出了一个具体实例.直升机部件可靠性仿真,是直升机故障诊断及性能评估的重要参考.     

基于实时网络的半物理仿真

复杂系统半物理仿真涉及的物理效应设备数量多、设备间通信量大,采用普通的串并口通信方式,连接复杂且可靠性差.该文针对此问题提出了一种基于实时网络的复杂系统半物理仿真实验方法,并以某型无人机飞控系统半物理仿真系统架构为例,验证了实时网络用于复杂系统半物理仿真实验的可行性.     

直升机综合反潜仿真系统设计

直升机综合反潜仿真系统,可实现在攻防对抗条件下的反潜作战过程仿真.通过分析直升机反潜的组成和特点,分解出具有单一功能的子系统,并分别建立各自的仿真模型.以单机和单潜水下作战对抗过程为典型实例,设计了仿真系统体系结构,探讨了仿真系统的联邦成员开发过程,建立了仿真模型库体系及统一管理下的实时调用关系,给出了采用UML简要描述的实体模型关系协作图.通过实时逼真的显示三维虚拟战场环境和兵力兵器作战过程,实现了场景显示和过程可视化.目前仿真系统已投入运行,可实现各反潜平台及武器系统的作战过程仿真,较好提供了一个直升机反潜、机-舰协同反潜的战法研究平台.     

无人直升机实时仿真软件设计与开发

实时仿真软件是飞行仿真系统的核心部分,在无人直升机研究过程中发挥不可替代的作用.首先介绍了软件开发的硬件环境,在分析飞行仿真应用需求的基础上,对实时仿真软件进行模块任务划分,并详细阐述了其中动力学模型模块、传感嚣模块、执行机构模块和通信模块的实现过程.该实时仿真软件已在工程项目中得到了成功的应用.     

基于Vega/MFC的直升机视景仿真设计

由于在视觉上的逼真效果,视景仿真在飞行控制方面得到了广泛应用;通过Visual C++/Creator/Vega的结合使用,完成了一个完整的直升机视景仿真系统,包括控制软件和视景软件两部分;控制软件是用MFC完成对HUD画面和飞行数据的实时显示,以及飞行参数输入等;视景软件主要包含了某型号直升机Creator模型的建立、场景的配置、驱动程序的编写等;控制软件与视景软件分别在两台计算机上运行,控制计算机解算出来的数据通过Socket通讯传输给视景计算机,驱动程序根据相应数据驱动Vega视景进行相应姿态、音效等视景演示,在验证飞行控制律和视觉上有很好的效果.     

基于SST湍流模型的空化流场的仿真分析

空化器是安装在超空泡航行器前端的关键部件,它的基本功能是诱导和促进航行器空泡的生成.为了使水中航行器系统的稳定性和快速性增强,根据k-ω的SST(剪切应力输运)湍流模型,对圆盘空化器的三维空化流动进行数值仿真,对空化流仿真计算的结果,得到了超空泡外形、阻力特性以及空泡最大直径和长度随空化数的变化规律,并与经验公式的计算结果进行对比.研究结果表明比经验公式计算结果具有良好的一致性,说明所采用的湍流模型和数值方法能够准确预报空化流问题,为研究空化流问题提供了一定的参考依据.     

dSPACE的电磁轴承控制系统半实物仿真研究

介绍了用于高速电机的电磁轴承控制系统的结构和控制原理,以及一种以TMS320F240 DSP芯片为核心的半实物实时仿真系统dSPACE;同时研究将电磁轴承的控制系统设计与dSPACE控制系统开发和测试平台相结合的方法.研究结果表明,采用dSPACE半实物仿真系统进行电磁轴承单自由度的控制是可行的,不仅可以缩短电磁轴承控制系统的研发周期,而且具有实时性强、可靠性高的特点.     

基于半物理仿真的RBF神经网络滑模控制

针对一类不确定时滞系统研究滑模控制的实现问题。对于实际应用对象的时滞特性采取了特殊的线性变换,将原时滞系统转化为无时滞系统。通过设计二次型性能指标计算得到了最优的切换函数,并使用RBF神经网络实现了滑模控制的自适应等效控制,保证了系统能够克服扰动,系统状态在有限时间能够到达滑模面。系统仿真验证了该方法的有效性和稳定性。     

阈值分割法在直升机驾驶舱模拟器中的应用研究

通过对直升机起降特点及视角转换的分析研究,建立模拟起降模型;以VC++为工具,采用双缓冲技术及光栅处理技术,解决了驾驶舱图片透明化过程中存在的闪烁问题;在完成驾驶舱透明化处理的基础上通过采用阈值分割方法,实现了驾驶舱与跑道在同一窗体不同区域中的显示,通过组件调用的方式完成驾驶舱按键对飞机起降的控制,并结合多线程技术完成了直升机模拟起降的仿真测试;该方法能直观清楚的反映直升机起降过程中驾驶舱内部及外部跑道的情况,对直升机起飞降落故障研究有一定的参考价值。     

基于半实物仿真的效能评估系统设计

针对通信系统的效能评估提出了一种半实物仿真系统的设计及实现方式,综合分析了国外半实物仿真系统的发展状况和研究成果。提出了一种可行的半实物仿真系统的总体框架和系统组成,详述了半实物仿真系统中核心设备一节点云模拟器和电台半实物仿真设备的设计和实现思路,最后描述了以此半实物仿真系统为基础构建的通信系统效能评估系统,并给出系统所具备的测试能力。     

基于SINS/GPS/DVL组合导航定位半实物仿真系统研究

为了满足水下航行远航程和长时间的要求,远航程自主水下航行器(AUV)采用以SINS导航为主、DVL导航为辅、卫星导航定期修正的方式来提高导航的精度和可靠性;文中研究了一种采用惯性测量器件(IMU)、GPS卫星定位导航模拟器、GPS接收机、多普勒测速仪仿真装置、ADI/RTS仿真工作站和水压模拟器构成的采用SINS/GPS/DVL组合导航方式的AUV导航半实物仿真系统,并进行了全航程仿真实验;仿真试验的结果表明,所设计的半实物仿真系统方案可行,可用于更高置信度的AUV组合导航仿真实验。     

基于以太网的分布式半实物仿真研究与实现

对于帧时间要求相对低一些(5毫秒以上)的分布式半实物仿真系统采用以太网实现,可以降低系统成本.该文描述了用以太网的两种模式TCP/IP和UDP来实现分布式半实物仿真系统的方法,包括通讯函数和控制算法,并比较了两种模式的差别,给出了遇到的其它问题的解决方法.测试表明当帧时间大于5毫秒时,系统能够满足分布式半实物实时仿真的实时性要求.     

基于VxWorks的地形跟随半物理仿真平台的研究

为了实现对地形跟随系统中关键技术的实时仿真验证,设计了一套基于VxWorks实时操作系统的半物理仿真平台;同时,对该仿真平台的硬件配置、子系统功能和仿真软件结构进行了深入分析,并解决了系统间的通信问题;此外.该仿真系统采用基于MAT-LAB/RTW的实时代码生成技术,缩短了仿真验证软件的开发周期;目前,该系统已经成功应用于工程项目中,仿真结果证明该系统完全满足地形跟随系统实时仿真的需要.     

基于Vega的直升机视景仿真技术研究与实现

以开发一套直升机飞行模拟仿真系统为目的,对仿真应用系统开发中各种常见的建模和驱动技术尤其是动态仪表面板仿真模块进行了研究,提出了可行的实现方案;利用建模工具Creator对飞机、仪表和大面积地形进行了可视化建模,利用DOF(Degrees OfFreedom)技术实现了直升机旋翼、尾翼以及仪表指针的动态交互;基于VC++集成开发环境,应用Vega API编程技术实现了直升机视景仿真应用系统的全部设计功能;直升机试飞实验证明,该视景系统取得了比传统视景系统更好的效果。