某无人机飞控系统地面半实物仿真平台设计

无人机(UAV)飞控系统地面半实物仿真平台用于对无人机飞控系统进行相关地面测试。针对某无人机飞行控制系统,提出了一种基于MATLAB实时工作空间和VxWorks实时操作系统的地面半实物仿真平台方案。针对无人机小扰动数学模型,构建了地面站上位机、控制器和模型机组成的实时系统闭环回路,对硬件及软件配置进行了说明,并设计了相关控制算法。该试验台可实时监测无人机系统状态,并可实时对模型注入扰动,实现系统在线调参。该半物理仿真平台结构简洁,功能明确,为相关控制律提供了便捷的研究设计手段。     

搭建基于labview的xPC目标实时仿真系统控制平台

介绍了实时控制系统平台xPC Target,并且研究了如何在xPC目标环境下构建实时仿真测试系统。研究了xPC目标的C API接口编程及其API函数以及labview如何调用DLL动态链接库,建立了基于labview的xPC宿主机控制及遥测平台,该平台用于某卫星的姿轨控半物理仿真系统的地面验证,为其提供了功能强大并富于人性化的人机交互接口,实际应用表明该控制平台完全可以实现对xPC目标机程序的控制。     

折叠机翼无人机控制律接入时间优化算法研究

为解决折叠机翼无人机在发射控制段受助推火箭阶跃力矩和展翼火箭旋转力矩双重干扰导致的控制效果不佳的难题,采用基于最优二次型的状态最优控制算法来计算控制律接入飞控系统参与控制的时间范围,并结合仿真试验,最终确定控制律接入飞控系统实施舵面控制的精确时间。在此优化控制方案下,飞控系统能够在最短的时间内结束振荡,恢复稳定状态。经过仿真试验验证,该优化算法将系统受到的双重力矩干扰共同作用的影响降低到较小,顺利解决了折叠机翼无人机发射段的控制难题,保证了无人机发射控制和飞行控制的品质。     

用于地面目标微波特性测量的飞艇SAR系统

针对地面目标微波散射特性的高分辨率成像测量需求,该文给出了一种基于飞艇平台的合成孔径雷达(SAR)测量系统。介绍了飞艇SAR系统的构成和功能,详细探讨了合成孔径雷达的技术性能,提出了针对飞艇慢速飞行平台所采取的结合IMU,DGPS和自聚焦的成像和运动补偿方案。通过实际飞行试验,验证了飞艇SAR对目标高分辨率成像测量的可行性。     

一种用于制导炸弹的飞控软件数字仿真系统设计

为满足制导炸弹飞控软件仿真验证实时性的需要,设计了一个独立的软件仿真系统。该系统构造了一个全数字的虚拟计算机来模拟飞控计算机的功能,同时也模拟了飞控软件发挥功能的外部模型,较为真实地反映出软件运行的真实情况。该软件仿真系统能够使软件仿真不受硬件条件的约束,方便快捷的验证飞控算法的正确性,缩短了软件的开发周期,节约了开发成本,提高了软件研制的质量。     

滑模变结构控制在平流层飞艇姿态控制中的应用

为了较好地控制平流层飞艇的姿态,将滑模变结构控制方法和PID控制方法应用于平流层飞艇的姿态控制设计中,该飞艇模型具有参数静不稳定性。首先,以平流层飞艇平台为研究对象,建立了飞艇的六自由度线性动力学方程。然后,结合滑模变结构控制律和经典控制方法,设计了飞艇姿态控制的滑模控制器和PID控制器。最后,通过数据仿真,得出了较好的姿态控制效果,并对两种控制方法进行了对比分析。仿真结果表明,滑模变结构控制可以作为平流层飞艇平台姿态控制的研究方法,能够较好地控制飞艇的姿态。     

基于DSP6455实时红外图像处理仿真平台设计

针对实际红外图像处理系统项目系统复杂、算法调试周期长的问题,考虑系统处理性能和实时性,设计了一种基于DSP6455,采用千兆以太网和RapidIO硬件接口的红外图像处理仿真平台。该平台解决了单纯用PC机仿真实时性差的问题,可以使DSP开发人员更早的进行算法仿真验证,同时可以弥补DSP开发环境下对图像数据分析能力不足的问题。红外单帧检测算法在该平台上实现,验证了该仿真平台的实时性。     

多运动平台多传感器机动目标自适应跟踪

针对多运动平台多传感器背景下的机动目标跟踪问题,提出了模糊自适应无迹卡尔曼滤波(FUKF)算法,基于良好机动性描述的"当前统计"模型和良好非线性滤波能力的UKF(Unscented Kalman Filter),利用模糊推理技术实时自适应地调整系统噪声协方差矩阵,来提高对目标机动性的理解能力和跟踪精度.仿真实验表明该算法的有效性.     

基于DSP＋FPGA的数字导弹飞控计算机设计

针对在舵机、导引头、惯导等弹上设备日益数字化的趋势下飞控系统的需求,提出了一种基于DSP＋FPGA结构的通用飞控计算机平台.DSP＋FPGA结构能发挥两种处理芯片各自的优势,而且具有良好的通用性和扩展性.针对多个外部设备数据同步问题,采用2个双端口RAM交替工作的方法,保证各弹上设备数据帧的同步和完整连续.通过半实物仿真系统的验证,飞控计算机性能良好,性能满足设计要求.     

基于粒子群算法的总能量飞控系统优化设计

为了提高舰载飞机着舰时的操纵性能,并且解除低动压状态下航迹角和空速之间的强烈耦合,基于总能量控制理论设计了着舰飞行/推力综合控制系统。其基本思想是用发动机推力控制飞机总能量,用升降舵控制总能量的分配率。针对总能量飞控系统的参数难以整定的问题,采用粒子群优化算法对待调参数进行优化。建立了综合衡量航迹角的阶跃响应性能及其与空速之间耦合程度的适应度函数指标。在优化迭代中粒子群算法的惯性权重先线性减小,然后保持恒定不变。该方法既增强了算法对最优解的搜索能力,又加快了算法的收敛速度。最后,频域分析表明优化的参数使航迹角传递函数的带宽满足设计要求;仿真结果验证了该飞控系统的有效性。     

基于三维仿真平台的二维跟踪算法性能检测

对于现阶段昂贵武器不能重复外场实验进而影响光电跟踪经纬仪跟踪算法性能检测的问题,采用了一个模拟真实导弹飞行的三维仿真虚拟平台,通过改变参数模拟真实导弹飞行姿态等改变。主要利用坐标系转换和旋转映射技术解决了在三维仿真平台上检测二维跟踪算法性能的问题。两组实验结果表明:旋转映射技术在检测重心算法跟相关算法时稳定跟踪时平均帧频达到85 帧/s,并且比直接映射技术更节省计算时间,因此,已成功将二维跟踪算法应用于三维仿真平台,并可将该平台作为一个基准检测不同二维跟踪算法的性能。     

自主空中加油会合过程中飞行制导律设计

针对目前自主空中加油亟需解决的会合问题,采用带有末端角约束的比例导引方法,实现了受油机导引进入加油区域,加油机采用非线性制导算法跟踪赛马场跑道线飞行,并给出了有风条件下非线性制导算法可能失效的解决办法。引入虚拟目标和虚拟加油机的概念,保持受油机和加油机在会合上的时间同步,设计了相应的速度控制器。利用Matlab/Simulink搭建仿真平台对空中加油会合制导律进行了仿真验证,仿真结果表明设计的制导律能满足自主空中加油的会合要求。     

一种基于实际导航性能的飞行误差实时评估方法

RNP 飞行程序的飞行误差是实时评估飞行器按照预期航线飞行的重要指标，目前的飞行误差评估算法大多停留在理论研究阶段，缺少在仿真环境中使用飞行程序对算法进行验证， 为解决上述问题，提出了一种基于实际导航性能的飞行误差实时评估方法，并在开源飞行仿真平台 BlueSky 上进行了仿真试验，实验表明该方法能够完成飞行误差的实时评估，也为其他飞行误差评估算法的验证实施提供了一种思路。     

基于RTW和VxWorks的飞控系统仿真实验平台研究

采用高效快速的仿真实验平台构建方法可以大大提高仿真试验效率,利用Real-Time Workshop的自动代码生成功能和外部调试模式,可将Simulink环境下的飞机动力学仿真模型和利用S函数功能封装的控制率模型自动转换为在嵌入式操作系统中运行的仿真代码,利用该研究方法可在较短时间内完成对仿真实验平台的构建。采用本平台使整个研制过程难度和工作量大大地降低,并且具有在线调参和数据监控功能。与传统仿真实验方法相比,仿真实时性更接近真实飞行下的状态。     

基于神经网络的飞艇非线性鲁棒滑模飞行控制

为了提高飞艇飞行的鲁棒性能,针对飞艇水平面受扰运动提出了一种基于非线性滑模的鲁棒神经网络飞行控制方案。对于飞艇模型中的不确定性,采用神经网络进行逼近,同时对神经网络权值进行在线调整以达到在线逼近的目的。为了有效地处理外部时变干扰对飞艇飞行控制的影响,将参数自适应、神经网络输出与滑模控制相结合设计了飞艇的鲁棒飞行控制。最后,通过飞艇水平面运动控制验证了本文所提出的飞艇鲁棒飞行控制方法的有效性。     

基于低空图像的Worldview-1 全色波段仿真

对地资源探索是遥感技术的追求目标,Worldview-1是高精度商业卫星之一,星下点分辨率为0.5 m。提出一种基于图像的Worldview-1全色波段仿真方法。以低空飞行的可见近红外图像为数据源,利用大气校正或经验线性法进行反射率反演得到地面反射率图;然后经过以下四个步骤:辐射传输模拟、光谱波段匹配、空间分辨率仿真和传感器调制传递函数MTF仿真,仿真出Worldview-1全色波段图像。通过以飞艇为平台的外场试验获取数据,将仿真图像与Worldview-1全色波段图像从相似度及图像纹理参数进行对比,结果显示这种模拟地物、大气、传感器特性的图像仿真方法可以应用于Worldview-1全色波段图像的仿真。     

基于VxWorks与RTW Embedded Coder的无人直升机机载飞控软件系统开发

开发高性能可靠的飞控软件是无人直升机控制系统研制的重要核心。结合控制律软件的设计,本文提出一种基于VxWorks嵌入式操作系统和RTW环境的飞控软件开发方案,构建了机载飞控软件总体架构。采用VxWorks多任务调度机制进行任务管理满足飞行控制的实时性要求,应用有限状态机实现无人直升机的行为控制,最后搭建了基于Simulink/RTW Embedded Coder开发测试平台框架并验证了该方案的有效性和可靠性。     

光传飞行控制系统中WDM技术的开发研究

依据飞控系统的特点,研究了光传飞行控制系统关键技术之一的波分复用(WDM)多路传输技术,给出了可应用于飞控系统的波分复用多路光纤传输系统的具体实现方法,介绍了波分复用光电器件的选取,硬件电路的设计方法,并从工程应用角度出发,将其应用于舰载飞机着舰的可视化仿真平台中,仿真结果显示该系统具有良好的性能,为波分复用技术在光传飞控系统中的进一步应用研究提供了基础。