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.     

高超声速飞行器基于Back-stepping的离散控制器设计

根据高超声速飞行器纵向模型的特点,提出了基于Back-stepping的离散控制器设计方法.首先通过合理的简化,将飞行器的模型转化为连续非线性系统的严格反馈形式;然后采用欧拉法得到其近似的离散模型,根据近似离散模型并结合Back-stepping和反馈线性化方法,设计了高超声速飞行器的离散控制器.利用高超声速飞行器的纵向模型对算法进行仿真验证,得到了较为满意的控制效果.     

船舶运动视景仿真系统设计与实现

针对研究船舶各种运动状态,为有效验证控制器的功能提供有效平台。采用船舶运动可视化,对视景仿真系统进行开发,对各种常见的建模和驱动技术进行了重点研究。提出了船舶运动视景仿真系统的整体设计方案及流程,利用建模软件Creator建立了逼真的三维船舶实体模型,采用DOF节点技术建立了舵\翼舵、鳍\翼鳍及螺旋桨的活动模型;解决了视景仿真系统开发中的视点切换、多通道显示、仿真数据加载等关键问题;基于VC++集成开发环境和Vega API编程技术开发了系统。三维仿真结果表明系统具有较好交互性和逼真度,为船舶运动特性研究提供了可靠手段。     

基于Backstepping的高超声速飞行器模糊自适应控制

提出了高超声速飞行器的模糊自适应控制方法.根据飞行器纵向模型的特点,分别设计了基于动态逆的速度控制器和基于Backstepping的高度控制器,模糊自适应系统用来在线辨识飞行器模型由于气动参数的变化而引起的不确定性,采用Lyapunov理论设计的自适应律保证了系统的稳定性与指令跟踪的精确性.仿真使用了高超声速飞行器的纵向模型对算法进行了验证,得到了较满意的控制效果.     

平流层演示验证飞艇实时仿真平台设计

在平流层飞艇的设计和研究中,飞行仿真可以有效验汪飞艇的动力学模型、控制器设计,检验飞艇的操纵性、飞行稳定性。同时,实时仿真技术可以提高飞艇性能,缩短研制周期。为解决上述问题,提出通过搭建飞艇的实时仿真平台,实现飞行仿真和实时仿真技术的统一。针对上海交通大学"致远一号"平流层演示验证飞艇,使用xPC target搭建了飞艇的实时仿真平台,完成了利用Simulink软件的动力学建模和控制系统设计,同时利用Flightgear飞行模拟器为仿真系统设计开发了视景仿真系统。进行仿真的结果显示,系统较好的实现了飞艇从上升到返回全过程飞行任务,视景系统直观准确地显示了飞艇在仿真过程中的状态变化,并可以为后续研究工作提供了依据。     

基于神经网络补偿的高超声速飞行器滑模控制

针对吸气式高超声速飞行器的轨迹控制问题,提出了一种基于自适应径向基函数(RBF)神经网络的滑模控制方法.建立了高超声速飞行器的纵向动态模型;设计了滑模控制器,利用自适应RBF神经网络对系统不确定项进行在线逼近,对滑模控制器进行补偿;基于李雅普诺夫的稳定性分析证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明:控制系统能够实现对于高超声速飞行器给定指令的有效跟踪.     

高超声速飞行器基于Back-stepping的离散控制器设计

!根据高超声速飞行器纵向模型的特点,提出了基于Back-stepping的离散控制器设计方法.首先通过合理的简化,将飞行器的模型转化为连续非线性系统的严格反馈形式;然后采用欧拉法得到其近似的离散模型,根据近似离散模型并结合Back-stepping和反馈线性化方法,设计了高超声速飞行器的离散控制器.利用高超声速飞行器的纵向模型对算法进行仿真验证,得到了较为满意的控制效果.

     

高超声速飞行器考虑数据丢失的预测控制研究

以高超声速飞行器纵向通道为研究对象,考虑飞行器控制系统中传感器–控制器以及控制器–执行器通道均存在数据丢失的问题,提出一种能有效处理丢包的预测控制方法。首先,对高超声速飞行器纵向通道非线性模型进行局部小扰动线性化,得到平衡点处线性化模型;接着,建立有数据丢失的系统动态模型,使用终端状态约束集和终端代价函数方法设计预测控制器并设计相关补偿策略,以实现高超声速飞行器输入指令的跟踪;最后,基于MATLAB和Truetime平台进行数值仿真。结果表明,所设计的预测控制器能保证系统在出现数据丢失时具有良好的跟踪性能和鲁棒性。     

基于OGRE的无人机全轨迹实时视景仿真系统

通过构建无人机全轨迹实时视景仿真系统,用于无人机全轨迹实时视景显示和运动模拟。该系统以开源的OGRE图形引擎作为基础,并结合建模软件3ds max,开源场景编辑器Ogre SE,及导入工具Ogremax,构建了全轨迹视景仿真所需要的三维机体模型,以及起飞阶段,巡航阶段和降落阶段的三维场景模型。通过编写解析函数库在OGRE图形引擎中解析和渲染场景。运用基于轴对齐包围盒(Axis-Aligned Bounding Box-AABB)的射线碰撞检测算法进行无人机投弹和击中目标爆炸效果模拟。通过开源的CEGUI图形界面库进行系统的人机界面的设计与构建,用于飞行数据的显示和人机交互。同时运用基于UDP的通信方式与d SAPCE实时运算主控机进行通信,使得视景系统能够实时地展示无人机飞行状态。最后通过联合实验验证视景系统的各项功能。     

高超声速巡航飞行器动力学虚拟样机设计

在研制物理样机之前建立动力学虚拟样机,可以对已有的方案进行论证、对产品进行测试和评估以及全系统的合成仿真,能够有效的缩短研制周期和节约研制经费.详细划分了高超声速巡航飞行器动力学虚拟样机系统的层次结构,建立了样机子系统数学模型,并以此为基础,应用模块化设计思想,在仿真平台上实现了虚拟样机系统及其子系统的样机仿真模型设计.使用现有的高超声速巡航飞行器的总体方案对虚拟样机系统进行了仿真验证,通过对结果的比较分析可以得出,样机系统设计合理,将为高超声速巡航飞行器的研制提供重要技术支持.