基于网络控制系统的水下航行器制导系统结构

研究基于网络控制原理的水下航行器制导系统结构,详细分析了基于时间触发的TFCAN高层协议在水下航行器网络控制系统中的应用;针对目前水下航行器制导系统的控制现状,提出基于NCS的水下航行器制导系统一般性结构和设计方法,有效地解决了水下航行器制导系统中信息传送的实时性和信息共享性问题,同时论证了水下航行器网络控制系统中影响其系统稳定性的时延问题：论文旨在通过对水下航行器网络控制系统结构的研究,指出其结构的意义和进一步的研究领域。     

自主水下航行器避障的视景仿真实现

为了在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程,基于软件平台MuhiGen Creator和Vega,在HP图形工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真平台.提出了一种避碰声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Vol-ume碰撞方式,模拟前视卢纳的功能,并利用Vega的Isectors来仿真避碰声纳发现障碍物的过程.在AUV避障的视景仿真中运用,实现了虚拟环境下自主水下航行器避障.仿真结果表明,视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况,并且满足系统仿真的实时性要求.     

水下航行器半实物仿真系统虚拟仪器开发

虚拟仪器是计算机技术同仪器技术有机结合产生的全新概念的仪器,实现了将计算机硬件资源、仪器与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资源三者的有效结合.该文以水下航行器半实物仿真系统为开发平台,研究虚拟仪器技术在半实物仿真控制系统中的应用.该文详细介绍了虚拟仪器集成开发技术,说明了应用对象--水下航行器半实物仿真控制系统的组成以及本系统所采用的反射内存实时网络实现高速实时通信的技术,并由此设计完成了基于LabVIEW的水下航行器半实物仿真系统虚拟仪器开发.开发结果表明,采用该虚拟仪器平台于半实物仿真系统中,其强大的人机交互功能可直观、高效、实时地完成仿真信号的检测和监测,能够智能化地实现实时半实物仿真系统的数据测控.     

UUV群探测系统仿真设计

研究水下航行器(UUV)群协同探测问题,系统用多传感器协同探测,执行警戒、侦察、监视水下航行等作战任务,要求实时快速和准确探测。针对目前水下情况复杂,UUV导航精度低、水声通信误码率大等状态。为解决算法研制与实际结合不紧密的问题,提高UUV群协同探测系统性能,采用GUI函数接口,设计并实现了UUV群协同探测仿真系统。系统可通过可视化界面,用MATLAB平台对UUV群用于多目标的协同探测算法进行仿真。仿真结果表明,仿真系统能够满足UUV协同仿真测试要求,对于UUV群协同探测系统的研制具有重要的应用价值。     

基于Windows XPE的水下航行器航行操纵系统多任务软件设计

航行操纵系统是水下航行器控制系统的重要组成部分;为了保证航行操纵系统的实时性与可靠性,鉴于其硬件板卡驱动支持Windows平台,故软件采用了一种基于Windows XPE实时嵌入式系统的设计方法,根据操纵要求对航行操纵系统实时多任务进行了划分,诸如手柄信息处理任务、自动控制任务和网络通信任务等,介绍了多任务执行实体—线程(thread)的优先级的设置和线程同步工具的选取,并分析了Windows的多线程调度策略,然后详细阐述了航行操纵系统各任务的执行流程以及实现方法;最后,对航行操纵系统进行了实验室仿真测试,结果表明该系统实时性和控制精度达到了设计要求,操纵系统性能良好.     

基于神经网络的控制系统在线故障诊断技术研究

对于远程自主式水下航行器,控制系统中传感器的实时故障诊断和容错控制是一项关键技术;采用BP神经网络设计了一种由主网络和局部网络构成的两级神经网络故障诊断算法,其中主网络用于水下航行器控制系统中传感器的故障检测,一旦发现有故障发生,则通过局部网络完成对故障的识别,因此可以减少运算量,提高故障诊断的实时性;通过仿真研究验证了该方法的有效性,为水下航行器控制系统的故障诊断及容错研究提出了一条新的途径。     

水下自航体航姿控制系统的仿真测试

为了全面检测与实时考核水下自航体航姿控制系统的性能参数,确保自航体能够高精度地实现预定的航行轨道,设计了由精密程控交、直流信号源产生自航体水下航行的各种姿态、状态和轨道指令信号,实时测定航姿控制系统输出信号,从而考察其控制性能的计算机仿真测试系统,阐述了系统的组成原理和仿真设计方案。实现了多种信号的实时、高精度定量控制产生功能,航姿、速率、深度和目标角指令的仿真信号分辨率分别达到0.001°、0.002°/s、0.08m和0.02°,解决了六路航姿仿真信号的相位不一致性。经实际应用证明,该系统工作稳定可靠,测试准确,满足实时性要求。     

水下航行器攻击效果仿真评估系统

面向军用水下航行器装备发展论证和作战使用研究,介绍了一种通用的水下航行器攻击效果仿真评估系统的体系结构及功能实现。仿真评估系统主要由通用模型库、方法库、试验数据库、试验框架库四个分系统组成,以仿真数据库为核心,作用在四个分系统之上的是相应的管理模块,从而构建起一个面向水下自主航行器的通用的建模一仿真一评估平台。系统主要实现水下自主航行器的建模仿真、统计分析和航路回放三个功能,在此基础上讨论了仿真评估系统在军用水下航行器技术性能评定和战术研究两个方面的应用,给出了两个仿真应用实例。     

超高速水下航行器横滚控制研究

超高速水下航行器航行时由于被超空泡包裹着,使得其工况变得更为复杂,控制难度进一步加大;为了抑制或消除横滚,文章通过分析超高速水下航行器的运动特点,建立了航行器横滚运动模型方程,并进行特性分析和控制规律综合设计,最后提出使用配置控制面的方法来实现它的横滚控制;此方法的使用既为系统提供控制力又解决了系统弱阻尼的问题,同时还提高了系统的响应速度;最后运用PD算法,分析它的动态特性和幅频特性,仿真结果表明此方案简单,容易实现,且鲁棒性好,满足系统的要求。     

基于粗糙集的水下航行器灰色评估方法

针对水下航行器效能评估中,存在着指标信息不确定和指标间关系不明确的问题,运用粗糙集和灰色系统理论对水下航行器效能评估进行了研究,提出了基于粗糙集的水下航行器效能灰色评估方法,并论述了该方法的具体评估过程。结合实际水下航行器系统进行了应用分析,结果表明：该方法合理、可行,解决了水下航行器效能评估中存在的问题,提高了评估结论的正确性和有效性,为水下航行器系统的论证、设计和改进提供了科学的理论决策依据。     

基于多线程MVC模式的航电仿真系统软件设计

为了构建航电仿真系统,提出了一种基于多线程MVC(modal view controller)模式的航电仿真系统软件的设计与实现。软件架构采用多线程MVC模式,在保证系统实时性和数据的可靠性的同时,简化了软件设计的复杂度。对于多线程间的数据同步问题,采用由内存映射技术设计的共享变量池,为系统仿真模块、数据监控模块与参数设置模块之间的大量数据交互提供了可靠的解决方案。测试实验结果证实了该航电仿真系统软件的实时性与可靠性。     

MCU平台的嵌入式系统软件设计研究

嵌入式系统的运行需要可靠性和实时性的保证,因此良好的可靠性和实时性是嵌入式系统软件设计的重要标准。同时为了使软件系统的鲁棒性更强,嵌入式系统的设计需要一个非常好的软件架构。这里介绍了一种基于MCU平台的嵌入式系统软件架构方法。在这个方法中,事件驱动机制的引入满足了对软件架构的要求,主程序中不仅采用了优先调度机制,同时也加入了软件抗干扰措施,这些都使系统的实时性和可靠性得到了明显的提高。设计实验比较由该方法得到的软件架构与原始软件架构的实时性,得出由该方法优化后的软件架构确实具有更好的性能。     

燃料电池分散发电系统阳极部分的建模和控制

燃料电池分散发电系统要求安全性、可靠性和持久性,系统控制十分重要,而用户的实时功率需求以及多设备多仪表多性能参数的特点使整个系统的实时控制变得复杂。该文主要介绍发电系统阳极部分的结构设计和控制实现方法。系统参数关系的强非线性要求控制必须以动态仿真模型为基础。在实时数据的基础上进行物质量上的反馈计算,能够使进入电堆阳极的氢气在系统运行过程中始终维持在理想的湿度水平。将二次型性能指标引入单神经元自适应PID控制,通过调节二级减压阀的气体流量。可以很好地维持电堆膜阳极侧压力始终与阴极侧压力保持理想的压力差水平。经仿真验证系统运行性能良好。     

基于CRIO的TPS短舱模拟试验测量及报警系统设计

从TPS短舱试验的测量与安全需求分析入手,提出了一种TPS短舱模拟试验测量及报警系统的软硬件总体设计方案.该方案采用高性能嵌入式控制器,结合基于LabVIEW RT开发的实时采集程序,通过EtherCAT总线协议实现了系统各种参数的实时采集和传输.应用表明其测量及报警功能满足要求、提高了TPS试验的安全可靠性.     

基于蛛状网拓扑智能变电站“三层一网”通信系统研究

在110kV及以下电压等级变电站中,“三层一网”架构虽然简化了二次系统接线,但实时性和可靠性难以保证。针对传统拓扑结构下的实时性和可靠性无法同时达到最优效果的问题,本文采用“三层一网”架构下蛛状网拓扑结构,仿真结果表明该结构下的通信系统实时性最佳,解决了传统拓扑结构实时性差的问题,并结合算例验证了其可行性;运用故障树分析法定量分析不同结构的可靠性,结果表明蛛状网结构的可靠性更好。为解决研究复杂的通信系统可靠性时传统故障树方法有一定的局限性的问题,本文引入T-S模糊故障理论,建立T-S故障树模型,计算结果表明蛛状网结构下通信系统可靠性最好。根据本文研究可以得到蛛状网拓扑结构能同时提高通信系统实时性和可靠性的结论。     

应用RTOS的TD-LTE无线综测仪的实现

针对通信软件设计中实时性和可靠性两大难题,提出了一种第三代合作伙伴(3GPP)长期演进(LTE)网络端协议栈通信软件的实现方案,即基于Nucleus PLUS实时操作系统的新一代宽带无线通信软件的设计。重点介绍了Nucleus PLUS实时多任务操作系统的主要组件及其相关功能,并论述了在Nucleus PLUS操作系统下对通信软件进行设计和实现的方法。实际测试表明,采用NucleusPLUS操作系统的终端测试仪确保了通信的可靠性和实时性,可应用于其他通信软件的开发过程中。     

SAR星姿态控制实时仿真系统结构与实现

为了测试SAR星星载计算机软件及硬件接口实时性能，该文基于dSPACE实时系统设计了SAR星姿态控制实时仿真系统。介绍了该系统的硬件结构和Simulink模型。采用Simulink和Stateflow建立了该系统的RS232／RS422串行口通信接口模型。仿真结果表明了SAR星姿态控制实时仿真系统和串行口通信接口模型的正确性。     

基于RTX的工程飞行模拟器数据采集与存储系统设计

在一些仿真应用中,由于Windows操作系统较差的实时性,从而给许多半物理仿真试验带来了一些不确定的因素.在充分论证的基础上,引入了Ardence公司的基于Windows的硬实时解决方案RTX（Real-Time eXtension）,并结合某型号飞行器仿真课题总结出了Windows环境下RTX实时应用系统的设计方法与开发流程以及RTX下硬件板卡驱动程序的编写,最后将这种设计方法成功应用在某型号飞行器飞行仿真系统中.实验证明该仿真系统是可靠的、稳定的,整个实验过程中飞行器的飞行数据没有丢失,仿真周期确定,结果正确,RTX仿真程序能够满足系统对实时性和确定性的要求.     

复杂实时仿真系统运行支撑环境研究

复杂实时仿真系统中不同层次对实时性、可靠性要求各不相同.网络和信息服务是该类仿真支撑环境的重要组成部分.依据仿真数据划分为控制和状态信息,提出了运用单播和多播的实时仿真以太网.针对半实物接入的需求,实现了基于广播内存网的半实物接入网络.为满足仿真信息的实时性要求,构建了基于RTX内存数据库的试验数据库.测试了各层面的实时性,分析了层面间的实时性约束.结合某武器系统的仿真试验,给出了具体的设计方案,满足了应用中不同实时性的要求.     

基于EtherCAT的工业以太网数据采集系统

针对工业以太网分布式数据采集系统实时性差、兼容性差、成本高等问题,提出一种采用EtherCAT总线实现多路数据采集的方法。分析EtherCAT总线的特性,给出工业以太网数据采集系统的总体设计方案及软硬件的具体设计。对构建的系统进行性能测试,结果证明该系统能实现高速、实时的数据采集。