基于功能模型的飞控系统安全性设计技术研究

为了确保飞控系统的安全可靠,提出一种基于功能模型的飞控系统安全性设计方法。首先,以需求为牵引,结合飞机的使用场景和性能,实现飞控系统的功能设计;然后,基于安全性设计理念,从系统功能的失效出发实现系统架构的余度设计,同时针对传统方法仅关注系统本身的故障组合分析,存在局限性、滞后性等问题,提出了基于网络化方法开展飞控系统故障推演的功能模型方法;最后,通过应用结果表明了本文所提方法的有效性和可行性。

飞机机翼损伤的气动模型及故障诊断研究

为了确保机翼损伤后飞机的飞行安全,提出了一种在线的故障诊断方法.首先,根据输入输出特性,采用遗忘因子递推最小二乘法对飞机故障后的气动导数进行辨识,建立了机翼损伤故障的数学模型;然后,结合多模型方法和中心差分卡尔曼滤波器(central difference Kalman filter,CDKF)各自的优点,实现对机翼损伤的故障诊断,并采用强跟踪滤波器在线更新CDKF的采样点,以增强CDKF的自适应能力.最后,通过仿真结果验证了本文所提方法的有效性.

带动力模型自由飞试验测试系统设计与实现

分析了带动力模型自由飞试验测试系统设计要求及关键点,介绍了测试系统传感器的选型和基于片上系统的采集器设计方法,阐述了测试系统原理及软硬件实现,并以地面试验数据为例进行了数据的预处理和分析。试验验证表明,设计的测试系统满足了试验的测试要求,对同类测试系统具有参考价值。

基于最小拍观测器的自抗扰控制器设计与性能分析

自抗扰控制器设计中,扩张状态观测器需要较高的观测带宽,才能更快的观测出状态变量.本文采用最小拍观测器,使得其具有最快的观测速度.以2阶系统为例,得到了离散系统下,基于最小拍观测器的自抗扰控制器的等价复合控制模型,其开环补偿器等价为超前校正器.仿真结果表明,基于最小拍观测器的自抗扰控制器可以最快的观测出系统状态变量,且控制器带宽的选取一般应小于采样周期的倒数.由于不再需要设计观测器带宽,从而简化了参数设计.

大飞机机载设备的故障诊断方法

近年来，故障诊断方法在国内外发展很快，并取得了许多理论研究和应用成果。为了能够系统地描述现有的故障诊断方法，本文介绍了机载设备的故障诊断流程；将现有的故障诊断方法分为3类，分别为基于定量模型的故障诊断方法、基于定性模型的故障诊断方法和基于过程历史数据的故障诊断方法；并针对在工程实践和科学研究中遇到的尚待解决的问题，提出了新的研究方向。

飞机液压系统动态油温计算方法优化

分析了动态油温计算方法的不足,将此方法中的液压油箱计算模型加以优化得到改进的动态油温计算方法,基于功率损失法给出了飞机液压系统中四种典型液压附件的温度计算方程。以某航空液压泵地面试验系统为计算实例,将改进方法计算的结果与试验结果、改进前方法的计算结果进行对比分析,结果表明改进的动态油温计算方法相比改进前的方法具有更高的准确度。

飞机液压能源系统流量分配分析及优化

针对多液压泵并联的飞机液压能源系统,主、辅助液压泵的关键参数未充分分析和优化时辅助液压泵输出流量常大于主液压泵输出的问题,提出了优化方法,建立了某型飞机液压能源系统多泵并联流量分配模型,对优化方法进行了仿真分析,并在"铁鸟"试验台上进行了试验验证,结果表明优化方法有效,最后给出了影响主液压泵和辅助液压泵流量分配关系的主要因素和参数优化方法。

飞机操纵面故障诊断及其性能评估

针对操纵面故障将严重影响飞机的飞行安全,提出一种能快速实现故障诊断及性能评估的系统方法.首先,当系统状态维数较高时,采用容积卡尔曼滤波算法的球形积分准则和径向积分准则优化Sigma点的采样策略和权重分配,较好地解决了无迹卡尔曼滤波算法滤波性能明显下降的问题;然后,利用飞机等速平飞运动特征计算故障下的升力系数和阻力系数,得出能反映飞机性能的飞行包线;最后,通过仿真结果验证了本文所提方法的可行性.

基于工程模拟器的飞行品质评估试验设计

工程模拟器飞行品质评估试验是控制律设计过程中的一个重要环节。详细说明了工程模拟器飞行品质评估试验的评估标准、评估内容和评估动作。并以具体事例分析，阐述了工程模拟器飞行品质评估试验过程。目前，该工程模拟器已在实际开发中发挥了至关重要的作用，飞行品质评估试验为控制律验证提供了依据。

飞机自动刹车系统仿真验证技术

根据飞机刹车系统设计要求和系统的特点，提出飞机自动刹车系统总体框架。以自动刹车中止起飞（RTO）为例，对控制逻辑进行设计，利用Stateflow工具建立控制逻辑模型并进行仿真，仿真结果表明控制逻辑的正确性。建立自动刹车系统半物理仿真试验台，通过给定减速率3m/s2，对自动刹车系统进行全数字仿真和半物理仿真，全数字仿真得到飞机滑跑距离为672m，半物理仿真得到滑跑距离为1016m，减速率在2.88～3.07m/s2之间变化，均满足系统设计要求，验证了系统设计的正确性和合理性。

基于ABC广义逆优化算法的重构控制研究

为了确保飞机在操纵面故障后的飞行安全,提出了一种结合人工蜂群算法和广义逆法各自优点的重构控制方法。首先,介绍了基于广义逆控制分配方法的基本原理;然后,针对广义逆法存在分配效率较低的问题,采用人工蜂群算法对加权矩阵参数进行寻优,选择较高的转矩可达集体积,以提高基于广义逆控制分配法的分配效率;接着,针对操纵面3种典型故障,推导出对应的重构分配器;最后,通过仿真验证了所提出的控制重构方法能有效地重构飞机操纵面故障。

自抗扰控制器的阶次与参数的选取

本文就选择不同阶次的自抗扰控制器时,对系统的控制参数选取进行了研究.结果表明:线性时不变系统的线性自抗扰控制,可等效为一个复合控制系统,其等效反馈补偿器为一超前校正单元串联一积分器;其等效前置滤波器为一滞后校正单元串联一微分器.观测器带宽和控制器带宽的比值,决定着反馈补偿器的最大相位超前角,而频带则决定着最大相位超前角的发生位置.同时,随着自抗扰控制器阶次的增加,补偿器的最大超前校正角也增加.通过对开环系统的频域分析,本文给出了利用该补偿器的频域特性进行自抗扰控制器参数设计的一般步骤,可大幅度减少工程师的反复试验过程,方便工程师应用.

无人机低空突防航迹规划算法研究

结合低空突防中的地形跟随/地形回避/威胁回避(TF/TA2)技术,在分析无人机各种机动性能以及A-Star算法的基础上,提出了一种基于局部空间搜索最优节点的方法,将A-Star算法进行稀疏化处理;设计了更贴近实际的航迹代价计算方法,将算法与数字地形相结合进行仿真计算。仿真结果表明,设计的航迹规划算法兼顾了算法效率、航迹质量以及无人机机动特性等多方面因素,充分缩减了规划空间,提高了算法速度,生成的航迹在一定程度上满足最优性和可飞性。

基于相空间重构的PHM数据处理算法研究

采集数据的非线性特性极大地限制了故障预测与健康管理技术(PHM)在飞机自主保障能力中的应用,提出了一种基于相空间重构的数据处理方法;首先,对PHM技术进行了系统研究,并对数据处理进行了分析;然后,根据数据处理的特点,分别采用自相关法、复自相关法、FNN法和C-C法计算相关的延迟时间及嵌入维数;最后,通过仿真对比分析以上几种方法得到的延迟时间与嵌入维数;结果表明作为一种联合计算延迟时间和嵌入维数的数据处理方法,C-C法可以同时计算延迟时间τ为3和嵌入维数m为6。

基于水浴加热方式的航空煤油加温系统设计

热气候条件下的高温燃油试验是运输类燃油系统适航取证考核项目之一,目的是验证飞机燃油系统在最大使用高度上是否有气塞或其他不正常现象。为了考核运输类飞机燃油系统在热气候条件下的工作能力,并符合适航条款的规定,要求飞机起飞前燃油箱的燃油温度必须达到规定的设计温度。通过对航空煤油加温系统影响因素和安全性分析,对试验关键参数进行了理论计算,提出了一种使用水浴加热方式对航空煤油进行加温的方法,研制了一套基于水浴加热方式的航空煤油加温系统。通过试验验证,证明该系统技术指标、运行程序等均满足热气候燃油系统试验要求,该系统的研制技术将为后续各型民用飞机的适航取证试飞提供技术支持。

基于虚拟战场环境的雷达仿真系统设计与实现

综合考虑各种体系对抗条件下的雷达作战环境,建立一套良好的开放式仿真系统。将虚拟战场环境数据引入到雷达仿真系统中,分析了各种外部环境与雷达系统的交互关系以及雷达系统的工作机制,从基于虚拟战场环境的实时动态视景数据库中调度大面积地形数据并进行分析处理,以此为依据来模拟机载雷达的工作过程。

海浪滤波及其在直升机缆高控制中的应用

针对直升机在海上执行搜救、探测任务时,海浪噪声会干扰高度信息的测量,引起直升机高度波动的问题,提出一种有效的用于处理海浪噪声的卡尔曼滤波方案;通过建立海浪模型,分析无线电高度表和垂直加速度计测量信号的特点,给出了融合两种高度传感器信息的海浪滤波算法,并应用于直升机高度控制系统进行检验;仿真结果表明,根据海况调整滤波器参数,用所提出的算法可以有效滤除海浪噪声,给出满意的高度信息;将此滤波方案应用于直升机高度控制系统,可以明显改善飞机高度的稳定效果。

杂草入侵ABC算法及其在控制分配中的应用

针对广义逆在进行控制分配时存在分配效率较低的问题,提出了一种新的控制分配方法。首先,利用人工蜂群算法(ABC)对伪逆阵进行寻优,选择较大的转矩可达集体积,从而提高系统的分配效率;然后,采用杂草入侵算法中的子代空间扩散机制和繁殖机制,分别取代了ABC中盲目性的进化方式和轮盘赌式的选择策略,解决了该算法可能出现收敛速度降低和陷入局部最优等问题;最后,通过仿真验证了提出的控制分配方法能有效地解决多操纵面飞机的控制分配问题。

一种改进的输出反馈特征结构配置方法在飞翼飞机增稳系统设计中的应用

针对常规输出反馈特征结构配置方法不能完全保证闭环系统稳定性的问题,提出一种改进的输出反馈特征结构配置方法.该改进的算法通过引入二次型性能指标,将闭环系统的稳定性问题转化为线性二次型最优控制问题,从而保证闭环系统的稳定性;考虑到采用特征结构配置方法所设计的闭环系统鲁棒性不强,给出保证系统鲁棒性的条件,以解决系统鲁棒性问题.最后,通过在飞翼飞机上的仿真结果验证了所提出算法的有效性.

飞机液压系统流量压力负载模拟

流量压力负载模拟是模拟飞机各个液压功能子系统工作时所需要流量和压力的半物理仿真。阐述了飞机流量压力负载模拟的工作原理和控制难点,推导了流量压力控制阀的数学模型以及试验系统的数学模型,并做了合理的线性化,采用智能模糊PI控制算法设计控制器,在MATLAB中对算法进行了仿真,并应用在实际工程中。仿真和试验结果表明,该控制算法有效,流量压力负载模拟系统满足飞机液压能源系统对飞机各个液压用户流量压力负载模拟的要求。