基于无迹卡尔曼滤波的迎角/侧滑角估计方法

迎角和侧滑角是飞控系统的重要参数。针对迎角和侧滑角不能够精确测量(尤其在大机动情况下)的问题,研究了一种综合惯导系统数据和飞机的非线性动力学方程,利用无迹卡尔曼滤波来估计飞机的迎角和侧滑角的方法,实现了依靠算法代替传感器获得飞行参数,克服了对硬件(迎角、侧滑角传感器)的依赖性。该方法对系统数学模型的准确性有着较高的要求。仿真验证表明,该方法结构简单。且具有估计精度高、实时性好、抗干扰能力强的特点。     

嵌入式大气数据传感系统及其BP网络校正算法

介绍了嵌入式大气数据传感系统及其数学模型和校正过程．研究了该系统的BP网络校正算法;提出了以BP网络为基础的迎角、侧滑角和形压系数的校正算法,并对该算法应用MATLAB软件进行了验证;该校正算法采用BP网络,分别以当地迎角、当地侧滑角和马赫数作为BP网络的输入．以真实迎角、真实侧滑角和形压系数作为输出,通过对BP网络进行训练,从而得到系统的校正算法;计算结果表明,该算法在精度、可靠性和实时性等方面可以满足系统的设计要求;在精度上,由于BP网络对非线性函数的无限逼近特性,可以用更少的参数实现同样的数据精度,易于实现。     

基于LS-SVM飞机大迎角动态辨识方法研究

确定飞机在大迎角飞行状态时的动态系统参考模型,对于支持飞机控制系统的稳定性和控制增稳设计有着重要的影响。为了精确描述飞机大迎角机动非定常、非线性数学模型,提出利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)对飞机大迎角状态飞行时的非线性动态系统进行辨识,利用网络搜索和交叉验证的方法选择支持向量机参数,并建立了飞机大迎角动力学参考模型,仿真验证显示方法具有较强的泛化能力和较高的辨识效果。     

基于非线性动态逆的大迎角飞行控制律设计

研究飞机大迎角飞行优化控制问题。为了用非线性动态逆方法进行大迎角飞行控制律设计,首先建立具有大迎角条件下强非线性、非定常迟滞、不对称的力与力矩等气动特性的六自由度非线性飞机模型。然后将非线性动态逆方法与奇异摄动理论相结合,并将飞机状态划分为快慢回路,分别应用非线性动态逆方法进行了飞行控制律设计。最后,通过控制分配将计算得到的三轴力矩指令转化为相应的舵面与推力矢量偏转指令,并进行了仿真验证。仿真结果表明,设计的飞行控制律具有优良的大迎角控制效果。     

基于Hausdorff距离的飞机定位方法

为了更快、更准确地识别出遥感图像中的飞机目标,用角点与Hausdorff距离相结合的方法来定位飞机目标.首先对图像进行Harris角点提取,由于传统的Harris角点提取方法对尺度比较敏感,所以采用Harris-Laplacian角点提取方法,由于在尺度空间的每层图像上计算Harris角点的计算量比较大,结合机场图像背景单一且飞机的灰度值比较高的特殊性,提高角点检测的速度和准确性;然后利用改进的Hausdorff距离即基于平均距离值的Hausdorff距离对两个特征点集进行匹配来定位飞机目标.该方法只需要一个模板就能对飞机目标进行定位.通过对机场图像的试验结果表明,该方法能很好地定位出飞机目标,具有较好的鲁棒性和实用性.     

嵌入式大气数据传感系统中的组合滤波技术

嵌入式大气数据传感系统（FADS）与惯性导航系统（INS）组合测量迎角、侧滑角在飞行器平稳飞行时,均可获得很高的测量精度;但该系统在大迎角、高迎角变化率的机动飞行中,由于受到阵风、大气紊流以及噪声的影响较大,使得系统的测量精度下降,不能满足要求。针对这一问题,提出了利用互补滤波器分别对FADS和INS的测量信号进行处理,再利用FADS—INS的组合方案对高机动飞行状态下的迎角、侧滑角进行测量。理论分析和仿真结果表明：该组合滤波技术不但能够提高飞行器在乎稳飞行时的测量精度,而且,使飞行器在高机动飞行时的测量精度大大提高。     

机头结冰对大气数据系统测量影响研究

大气数据传感器安装于机头部位的飞机在遭遇结冰气象时,机头结冰会影响大气参数的测量精度。采用计算流体力学方法,对某两型运输飞机的大气数据系统进行模拟,考虑在机头结冰情况下的大气数据系统静压系数和迎角测量值的变化,获得了机头结冰对高度测量和速度测量的影响差量。研究表明,在两型运输飞机机头结冰状态下,中小迎角对大气数据系统静压和迎角测量的影响较小;大迎角对大气数据系统静压和迎角测量的影响较大,对应的高度测量影响量超过了10 m,速度测量影响量超过了2 kn。研究结果对于同类型飞机类似方向的研究具有一定的参考意义。     

机载大气数据系统静压源误差修正方法研究

针对机载大气数据系统静压源误差问题,分析静压源误差的各影响因素,提出静压源误差的修正方案,以提高大气静压测量值的精度,进一步确保飞机飞行安全。以波音757机型为例,分析了静压源误差主要影响因素及其影响规律,用Solid Works软件进行飞机三维几何建模,GAMBIT软件划分计算域网格,FLUENT软件模拟飞机飞行环境仿真得到不同迎角和马赫数下的静压源误差值,并采用曲面响应法计算得到飞机静压源误差回归模型,根据模型对静压源误差进行了修正。经仿真结果与实际对比验证,该套修正方案具有很好的修正效果,能快速、准确的得到大气真实静压。采用计算流体力学(CFD)仿真方法分析飞机空气动力特性,简单方便、研究周期短、精度高、耗费成本低,有较高的研究和实际应用价值。     

基于Backstepping的飞行控制系统设计

现代无人机多采用多操纵面设计,这样使其性能有很大的提高,但是同时也导致了飞机控制系统设计复杂度的增加.尤其在其大迎角飞行时,是一个非线性、时变、耦合的多输入多输出(MIMO)系统,这更增加了控制系统设计的复杂度.文中针对这个问题,提出了一种基于Backstepping(回推控制)的控制律设计方法,克服了传统增益调参法需要纵横向解耦、参数切换等缺点,且具有调节时间短、超调量小、鲁棒性强和易于工程实现等优点.将无人机迎角、侧滑角和滚转角速度作为被控指标设计控制律.通过对某型无人战斗机进行飞行控制律的设计分析,得到了满意的控制效果     

舰载飞机下滑道舰特性研究

使舰载飞机在航空母舰上安全降落，则主要表现为对飞机的下滑轨迹高精度的快速跟踪控制。着先讨论下滑轨迹角的确定因素和下滑时的速度特性，然后对下滑轨迹的快速跟踪控制进行了研究，并指出其基本特征。     

飞机襟翼收放角度检查系统设计

介绍了我军某国产战斗机襟翼角度控制原理、真有效值测量器件AD737的结构原理及利用AD737检查襟翼收放角度的方案;该系统利用低频正弦信号发生器ICL8038产生供飞机上襟翼收放角度测量用的传感器2902所需的交流信号,用真有效值测量芯片AD737测量传感器2902的交流输出后送入AD板中进行转换,再送入计算机中进行处理;经使用表明,利用AD737测量线位移传感器2902的真有效值输出的方法检查飞机襟翼收放角度,简单方便,准确可靠,满足了该型飞机的保障要求。     

Explicit and implicit horizons for simulated landing approaches

In a flight simulator experienced pilots flew landing approaches to a representation of an airport scene in which various sources of information had been distorted or removed. Reasonably accurate approaches could be made to a scene that contained only an aimpoint and a horizon. The addition of a runway outline did not enhance accuracy or stability, which lent credence to the hypothesis that the invariant angle between horizon and aimpoint can support glide slope control. Explicit distortion of this angle by simulation of up-sloping or down-sloping terrain beyond the runway had predictable effects on glide slope control. Implicit specification of a veridical horizon with texture lines parallel to the runway centerline weakened the effect of distortions in the explicit horizon. Thus both explicit and implicit specifications of the horizon contribute to perception of the glide slope angle. Implications of these results for the design of visual scenes for flight simulation are discussed.     

多气参测量的压力型基准大气数据系统研制

针对某飞行器嵌入式大气数据传感(FADS)系统的飞行试验校准问题,研制了一套压力型姿态角测量的多气参基准大气数据系统。设计了可实现高线性度、解耦的压力型姿态角测量空速管,并配套研制了大气数据计算机。解决了有限空间内多气路之间密封、同时精确取气和压力测量、飞行器机体干扰下的风洞试验标定、多参数拟合修正的气参解算等难题,获得了机体干扰下的空速管测量修正解算公式,实现了基准气参的高精度测量。在完成基准空速管的风洞试验标定和联调试验后,实现了对全系统正常工况下的飞行参数测量精度及系统稳定性考核,最终成功应用于飞行试验中。     

改进PID的无人机飞行姿态角控制消颤算法

无人机在整个纵平面飞行过程中,由于飞行姿态角的大幅度变化以及气流的作用,导致机身颤抖,影响飞行稳定性.提出一种基于PID变结构控制的无人机飞行姿态角控制消颤算法,首先进行了无人机飞行姿态角控制系统的被控对象参量分析,构建无人机在姿态角变化剧烈、大迎角飞行时的三通道模型,采用变结构控制方法进行控制器设计.结合小扰动原理和Lyapunov稳定性原理进行扰动抑制和稳定性证明,采用梯度算法调整权值进行飞行姿态角控制的消颤处理,采用自适应算法在线调整权值实现PID变结构控制改进.仿真结果表明:采用该算法进行无人机飞行姿态角控制和消颤处理,大幅度提高无人机飞行定姿的精度,横滚角、俯仰角和航向角的控制精度有较大提高,稳定性和收敛性较好,确保了无人机飞行稳定性.     

基于MEMS传感器的风洞尾旋姿态测量研究

尾旋是飞机在失去控制后的一种极危险的飞行状态,陷入尾旋极易造成飞机的坠毁,在飞机研制过程中为了提高其机动性及抗尾旋能力,必须对这种极限飞行状态进行研究。在立式风洞中开展尾旋试验是目前效率最高,安全性最有保障的技术手段。试验测试的主要参数是飞机在尾旋及改出过程中的姿态角（包括俯仰角、偏航角和滚转角）。在此简要介绍了通过陀螺仪、加速度计和地磁计进行姿态数据融合的算法,以及采用了一种MEMS传感器进行尾旋姿态测量的试验技术,并且其姿态数据可由Zigbee无线数据模块实时传送到测量计算机。通过试验验证,该技术简单有效,不受现场环境限制,系统动态性能稳定可靠,角度测试精度为优于1°,满足了试验需求,提高了试验效率及数据质量。     

飞翼无人机着陆过程中的抗侧风控制研究

飞翼布局无人机的无尾布局给横侧向的稳定与控制带来困难,尤其是下降阶段有侧风时的航迹控制.带侧滑保持航向和带偏流保持航向是常用的两种抗侧风策略,为解决稳定性控制,研究了两种策略的优缺点,并针对两种控制策略分别设计了横航向抗侧风控制器.结合飞翼布局无人机的特点,在着陆过程中的不同阶段选择不同的抗侧风策略,在进场和下滑初始阶段采用带偏流保持航向方式,在下滑到一定高度时转为带侧滑保持航向的控制策略.仿真结果表明,选择的控制策略以及设计的控制器合理、可行,满足飞翼无人机着陆阶段的抗侧风要求.     

光电经纬仪补充条件定位方法及其应用

在固定翼飞机定点着陆飞行训练过程中,由于测试装备种类数量较少、测试手段有限或装备故障等因素,经常出现测量记录的数据不能满足飞行讲评和飞行质量评估要求的情况,从固定翼飞机定点着陆飞行训练数据分析入手,根据飞机在下滑道中的运动特点,建立了飞机定点着陆训练下滑道段补充条件定位解算的数学模型,在有效测元不足不能运用常规方法进行定位解算的情况下,提供了定位解算的方法.实测数据计算结果验证了这一方法的正确性和有效性.该方法简单实用,可有效提高光电经纬仪有效信息源的利用效率,在固定翼飞机定点着陆飞行训练中具有十分重要的工程应用价值.     

基于柱幕投影的飞机大迎角仿真系统实现

多通道曲面投影系统中曲面几何失真校正技术是关键,传统的曲面失真校正需要像机采集反馈图像,校正过程复杂,成本高昂且难以实现。本系统结合柱面幕,提出了一种新的基于曲面透视投影的等弧长离线校正方法。该方法将待校正图像的每个像素以弧长相等的方式映射到柱幕,再根据透视投影的原理将柱幕上的像素坐标变换到预校正图像的二维坐标。同时结合给出的简化边缘融合方法实现了基于柱幕投影的大迎角飞行仿真系统,观察人员站在柱幕前会有明显的失速感觉,从而为大迎角飞行试验分析提供了良好的仿真平台。     

Landing Auto‐Pilots for Aircraft Motion in Longitudinal Plane using Adaptive Control Laws Based on Neural Networks and Dynamic Inversion

This paper presents two new automatic landing systems (ALSs) for aircraft motion in longitudinal plane; the model of the landing geometry determines the flight trajectory and the aircraft calculated altitude; the flight trajectory during landing consists of two parts: the glide slope and the flare. Both designed ALSs have an adaptive system (ACS) for the aircraft output's control; for the first ALS, the output vector consists of the flying altitude and the longitudinal velocity, while, for the second ALS, the output variables are the pitch angle and the longitudinal velocity of aircraft. The second variant of ALS also contains an altitude controller providing the calculated pitch angle. The calculated altitude (for the first ALS), the calculated pitch angle (for the second ALS), and the desired flight velocity are provided to the ACS by means of a block consisting of two reference models. ACS is based on the dynamic inversion concept and contains an adaptive controller which includes a linear dynamic compensator, a state observer, a neural network, and a Pseudo Control Hedging block. The paper is focused both on the design of the two ALSs and on their complex software implementation and validation.     

机场综合监视与引导系统运动模块设计及实现

随着民航运输业的迅猛发展,机场起落流量逐年增大,机场内各种车辆的运行给机场场面管理带来巨大的压力。对于目前民航这种发展形势,近年来提出了地面滑行引导与控制系统概念,该概念旨在满足繁忙机场的滑行引导与控制需求。结合传统地面滑行引导与控制系统概念设计了滑行引导运动模块,并通过C＋＋实现。