基于多DSP的无人机飞行控制软件设计

结合正在参与的某型同定翼飞机控制系统的设计,分析在多CPU飞控机上飞行控制软件的设计,飞行控制计算机是以3块DSP2812作为控制单元,一块主CPU两块从CPU,两块从CPU各自分担一部分工作,减轻了主CPU的负担,相关DSP之间通过双口RAM进行数据交换,在μC/OS嵌入式实时操作系统上完成对飞行控制软件的设计,本设计实现了3块CPU协同运转和飞控软件的模块化,可靠性高,便于维护和功能的扩展,具有实际的应用价值.     

基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计

针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性。     

无人机飞行控制软件的自修复技术研究

软件产品的质量是设计出来的,并不是测试出来的。本文归纳了无人机飞行控制软件自修复技术的具体研究内容,提出了基于经典过程控制理论与新的软件分层体系结构相结合的无人机飞行控制软件自修复技术研究的解决方法。     

飞行控制软件的实时性测试

飞行控制软件是典型的实时嵌入式软件,必须满足时间约束条件。因此,对飞行控制软件的实时性进行测试很有必要。本文中飞行控制软件采用Host-Target测试模式,进行半实物仿真实验。在选取实时性度量指标的基础上,制定合适的测试用例生成策略,手动生成测试用例,利用插桩方法,对飞控软件进行实时性测试,并进行了仿真实验。实验结果表明该方法可以有效地解决飞控软件的实时性测试问题。     

弹载飞行控制软件重用技术的发展趋势研究

弹载飞行控制软件是导弹的核心软件,应用软件重用技术可以有效降低软件产品开发和维护的成本,压缩研制周期,保证软件设计质量的稳定性。本文归纳梳理了弹载飞行控制软件的特点,描述了其应用软件重用技术的现状。并据此对软件重用技术的未来发展趋势做了展望。     

飞行控制软件测试中插桩技术的优化方法

飞行控制软件主要采用Host-Target的仿真测试模式,并基于插桩技术实现覆盖测试。针对采用传统的程序插桩技术,往往会大量增加程序运行时间,降低程序的实时性甚至导致软件失效的问题,通过分析插桩在程序仿真测试中对程序各阶段执行时间和程序实时性的影响,提出一种优化桩信息传输过程的插桩测试方法。实验结果表明了该方法的有效性。     

基于模型驱动构件库的飞行控制软件工厂研究

针对飞行控制软件日趋紧张的型号进度和快速增长的代码规模,首先,提出了基于模型驱动构件库开发飞行控制软件的基本概念,并与传统软件开发方法进行了对比分析;然后,针对飞行控制软件快速开发的需求,根据构件的设计准则,对飞行控制软件功能、性能、软件和硬件组成、接口关系进行领域工程建模;对飞行控制软件的共性通用部分和型号定制部分解耦后进行分层和领域构件化分析,建立了软件工厂模式的开发平台框架;最后,详细讨论了基于模型驱动构件库的软件工厂实现和维护的关键技术。     

一种无人机飞行控制软件自动测试方法

针对机载飞行控制软件测试依赖硬件系统、测试周期长、手动测试方式效率低、重用性差、易出错和维护成本高等问题,研究了全数字仿真环境的关键技术,提出了一种机载飞行控制软件的自动测试方法。该测试方法在全数字仿真环境中进行测试,并对传统的测试数据生成算法进行改进,使用AETG-SA(Automated Expert Test Generator-Simulated Annealing)算法生成测试数据,将测试结果的反馈引入到算法中,动态调整算法参数,获得最优测试集合,提高了测试覆盖率。在全数字仿真环境中执行测试用例,减少了嵌入式软件测试过程中对硬件的依赖,对系统功能测试和故障模拟测试的覆盖更加全面。工程实践表明,基于全数字仿真环境的自动测试方法相较于传统全实物和半实物的测试方法测试充分性提升了4%,测试时间缩短了44%。     

某大机动无人机基于飞行任务的敏捷性评估飞行科目设计与仿真

由于现代空战的特点,根据时间量级分类的单维度的敏捷性评估已经不能满足空战的需求。为了优化控制系统的设计,最大限度地发挥飞机的飞行性能,需要对大机动无人机进行基于飞行任务的敏捷性评估。针对大机动无人机敏捷性评估的特点,从20个标准评估机动任务集中选取了3种与某无人机实际使用相关性较强的飞行任务作为其评估机动,展开了无人机基于飞行任务的敏捷性评估和仿真验证。对选取的3种飞行任务进行了详细的敏捷性评估方法描述,在通用的无人机敏捷性评估仿真环境中对加入非线性飞行控制律的某大机动无人机进行了基于3种飞行任务的敏捷性评估仿真验证,根据评估结果对控制律进行调参,为控制律设计提供指南和优化依据。     

无人机编队飞行的分布式控制策略与控制器设计

针对一种小型无人机模型及其编队飞行的实际背景和限制条件,分析了编队飞行所必须涉及的队形保持、约束条件以及行为协调等关键性问题,进而引入分布式编队飞行控制策略并简要介绍了其优越性.根据分布式策略的层级概念,先后讨论了单机控制器的设计与上层的编队控制器的设计.最后分别进行了单机的FDC(flight dynamic and control)仿真和双机编队仿真.仿真结果表明,设计的控制器在执行效率和控制性能等方面具有突出的优势.     

小型无人机飞行控制系统的硬件实现

介绍了基于PC104小型无人机飞行控制系统的硬件实现,给出了系统整体方案的设计和具体的硬件选型,详细地分析了惯性测量单元、电子罗盘、转速传感器、声纳.同时在设计中绝大多数元器件采用最小型号的贴片封装,使该硬件平台具有设计精炼、可靠性高、可移植性强等特点,系统在飞行器多次试飞后,证明是实用的.     

基于VxWorks的MUAV飞行控制系统设计

针对微小型无人机（MUAV）功能要求复杂,迫切需要提高可靠性与实时性等现状,以嵌入式实时操作系统VxWorks为平台,完成了MUAV飞行控制软件系统的开发,实现了多传感器数据采集、捷联解算、卡尔曼滤波、飞行控制、地面通信、故障处理等多项功能。给出了基于Vxworks的MUAV飞行控制软件系统中多任务划分、优先级分配的方法,对各模块进行了详细设计,并利用多任务机制对单任务飞控软件存在的不足之处作出了改进。外场试验与对比试验证明：嵌入式实时操作系统的引入显著提高了MUAV飞行控制系统的实时性与可靠性。     

A model reference robust control with application to a flight control system design

In this paper, a new model reference robust control scheme for plants with relative degree greater than one is proposed for the purpose of coping with the “explosion of complexity” problem in control law design. The key of the scheme is that we use a first‐order filter to link each subsystem, so that the derivative of some nonlinear functions can be avoided. As a result, the final control law can be greatly simplified. The application of this scheme to a flight control system shows that both the tracking performance and the control effort can be improved significantly in comparison with earlier research. Copyright © 2008 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

云环境下周期和非周期混合实时任务双容错调度算法

云环境中的处理机故障已成为云计算不可忽视的问题,容错成为设计和发展云计算系统的关键需求。针对一些容错调度算法在任务调度过程中调度效率低下以及任务类型单一的问题,提出一种处理机和任务主副版本分组的容错调度方法;并给出了副版本可重叠执行的判定方法,以及任务最坏响应时间的计算公式。通过实验和分析表明,和以前算法相比,将处理机分成两组分别执行任务主版本和任务副版本,减少了任务调度所需进行可调度测试的时间,增加了副版本重叠执行的机会,减少了所需的处理机个数,对提高系统处理机的利用率和容错调度的效率具有重要的意义。     

控制系统中实时任务的动态优化调度算法

提出一种新的调度算法——带有非周期服务器的EDF调度算法.分析了所有任务的可调度性,给出了可调度条件,并给出一种新的周期性任务模型以及主优先级和辅助优先级的概念.它们在保证任务可调度的前提下,对周期性任务的采样频率和控制延时进行优化.仿真结果表明,该算法可以提高周期性任务的采样频率,并降低控制延时,即能优化系统的性能.     

Linear periodic controller design for decentralized control systems

In the decentralized control of linear time-invariant (LTI) systems, a decentralized fixed mode (DFM) is a system mode which is immoveable using an LTI controller, while a quotient DFM (QDFM) is one which is immoveable using any form of nonlinear time-varying compensation. If a system has no unstable DFMs, there are well-known procedures for designing an LTI stabilizing controller; for systems which have unstable DFMs but no unstable QDFMs, we provide a simple design algorithm which yields a linear periodic sampled-data stabilizing controller.     

基于xPC的飞行控制系统半实物仿真设计

利用Matlab的xPC目标工具在仿真回路中引入飞控计算机、传感器等实物部件,设计了某型飞机飞行控制系统的半实物仿真系统.根据飞行控制系统的原理特点设计了数据采集卡与信号转换处理电路,并在VC 6.0环境下对系统软件进行了编制.仿真结果表明:该半实物仿真系统具有较高的仿真置信度和可靠度.     

一类特殊的非抢占式周期任务的调度方法

现实世界中针对许多任务的资源调度分配和使用具有时效性,对该类任务的调度问题目前的研究还较少。针对此类调度问题,分析其特点,明确其与已有调度模型研究问题的区别,提出新的非抢占式周期任务调度模型,并证明了该类问题为NP完全问题。在此基础上,给出了一种求解最优解的模式剪枝算法,以及一种求解近似解的快速求解算法。相关实验表明,提出的两种算法能够针对不同的需求场景分别对调度问题进行高效求解。     

运输机低空重装空投增益自适应滑模控制

本文针对带有不确定性且不确定性边界未知的低空重装备空投过程控制问题,提出了基于增益自适应全局滑模的飞行控制方法.该方法采用反馈线性化技术对重装空投过程模型进行线性化,解决了空投模型的强非线性问题,在此基础上,设计了切换增益自适应全局滑模控制器,保证了系统在响应全程的鲁棒性,克服了滑模到达阶段系统初始误差对切换增益自适应过程的影响.提出了一种改进的增益自适应方法,解决了滑动阶段的切换增益过度自适应问题.基于Lyapunov理论证明了控制器的稳定性和鲁棒性.仿真验证了控制方法的控制性能和优越性.