双螺旋桨推进复合式直升机具有可变飞行模式, 过渡段是实现不同飞行模式转换的必经阶段, 且两侧螺旋桨的不对称效果加剧横航向耦合, 为保证复合式直升机过渡段的飞行安全, 设计横航向姿态解耦控制系统。针对复合式直升机过渡飞行阶段存在的控制方式转换与横航向通道间操纵耦合问题, 制定了以操纵功效为约束的控制方式线性过渡策略, 基于显模型跟踪解耦控制理论设计了控制阵解耦的姿态控制器, 构建了横航向姿态解耦控制系统仿真模型。仿真结果表明: 该控制系统可以有效保证复合式直升机控制方式平稳转换, 并实现横航向通道解耦控制。
复合式直升机 过渡策略 显模型 解耦控制 compound helicopter transition strategy explicit model decoupling control
南京航空航天大学飞行控制研究所, 南京 211106
机载传感器在飞行控制系统获取飞行状态, 进行内、外回路控制律解算等过程中发挥着至关重要的作用。除了通过增加硬件余度提高系统可靠性外, 还可以增加模型的解析余度提高系统容错能力。基于无人机的气动参数对飞行控制系统进行故障建模, 设计一种故障状态最优估计器, 结合广义卡尔曼滤波方法提出了一种改进的残差检测算法进行在线学习并估计评价系统的故障状态。并且, 在基于周期时间和残差值联合表决的条件下设计了自适应参考模型调节律对解析模型进行实时对比和修正, 减小系统干扰所带来的不确定性误差影响。通过仿真试验验证了所提出方法的可行性与有效性。
机载传感器 飞行控制系统 解析模型 故障诊断 联合自适应调节 airborne sensor flight control system analytical model fault diagnosis joint adaptive regulation
针对三余度飞行控制计算机控制单元的重构与恢复策略进行研究。首先简要介绍了飞控计算机的余度架构; 通过自检测与互检测相结合的方法, 设计了控制单元的重构策略; 通过合理地筛选恢复数据, 制定恢复协议, 设计了控制单元的恢复策略;最后搭建半物理仿真平台, 验证了重构与恢复策略的有效性和正确性, 提高了三余度飞行控制计算机的可靠性。
飞行控制计算机 三余度 重构 恢复 flight control computer triple redundancy reconstruction recovery
主要对基于速度矢量场的无人机编队协同保持问题进行研究。首先以Leader-follower编队为研究对象, 建立了无人机数学模型。在此基础上, 借鉴人工势场法, 引入相对速度矢量, 给出无人机间的引力函数和斥力函数, 完成了速度矢量场建模。在速度矢量场作用下, 无人机编队能够实现队形保持, 并保证无人机之间不会相互碰撞。最后搭建仿真验证平台, 验证了该算法的可行性和有效性。
无人机 协同编队 速度矢量场法 Leader-follower法 UAV cooperative formation velocity vector field method Leader-follower method
针对提高分布式架构三余度飞行控制计算机的可靠性问题, 进行了系统重构与恢复的研究。从飞行控制计算机、传感器、执行机构3个方面对三余度飞行控制计算机系统的余度资源配置进行了介绍;根据飞行控制计算机具有三余度控制单元的特点, 重点研究了控制单元的重构策略, 并简要讨论了传感器、气动舵面、接口单元和总线的重构策略;对控制单元的故障恢复进行了研究, 设计了故障恢复的算法, 选取了恢复所需的关键数据, 制定了相应的恢复协议;在无人机仿真平台下进行了测试验证, 结果表明该系统重构策略与故障恢复算法合理有效, 能够有效地提高三余度飞行控制计算机的可靠性。
飞行控制计算机 无人机 余度 重构 恢复 flight control computer UAV redundancy reconstruction recovery
针对样例主从式双余度飞控计算机体系架构, 提出一种容错管理策略,设计了系统故障检测与诊断、系统资源管理、故障恢复等算法。在无人机半物理仿真平台下进行了容错策略算法测试, 结果表明,该容错策略正确, 算法功能和性能满足工程应用需求。
飞行控制计算机 双余度 容错 无人机 flight control computer dual redundancy fault tolerance UAV
传感器是测量无人机姿态信息的核心, 传感器为无人机的飞行提供安全、可靠、全面的数据信息。飞机的安全很大程度上取决于传感器是否故障。故障诊断技术的研究, 有利于提高飞行器的运行安全可靠性。首先,对无人机机载传感器的工作原理进行分析, 在此基础上建立无人机执行机构的解析模型。以模型为依据, 对无人机的传感器进行特性仿真。其次, 利用了一种基于残差的阈值-改进SPRT联合诊断算法, 从残差中提取故障特征, 对传感器的工作状态做出检测和判断。最后, 建立了传感器故障常见的数学模型, 亦对传感器故障特性进行仿真验证。结果表明, 这种方案能有效提高传感器故障的诊断精度,故障诊断算法有效。
飞控系统 传感器 解析模型 故障诊断 flight control system sensor analytical model fault diagnosis
1 武汉长江通信产业集团股份有限公司，武汉 430074
2 武汉日电光通信工业有限公司，武汉 430074
3 武汉理工大学 计算机科学与技术学院，武汉 430070
4 国防信息学院，武汉 430010
随着网络技术的不断演进，软件定义网络已成为一种解决现有网络问题的技术趋势。在软件定义网络技术集中式控制平面的特点下，利用开放以及开源的软件定义网络技术，文章对其所承载的网络业务进行基于时延的Floyd算法方面的相关研究，提出一种以链路时延数据为权重的Floyd算法，作为软件定义网络控制器选择网络业务时延最优路径的方法；同时建立了Ryu和Mininet软件组成的软件定义网络仿真实验环境，在此环境中进行软件定义网络全局的链路延时原理分析以及测量，并完成了实验环境设计和结果验证，实现了降低网络业务时延的目的。
软件定义网络 Ryu软件 Mininet软件 Floyd算法 SDN Ryu software Mininet software Floyd algorithm
1 武汉长江通信产业集团股份有限公司, 武汉 430074
2 武汉日电光通信工业有限公司, 武汉 430074
3 武汉理工大学 计算机科学与技术学院, 武汉 430070
在光传输网络中经常会涉及必经网络节点问题, 即在选定了源端和宿端之后, 还指定了必须通过的局端站点, 要求建立一条最短通道的业务需求。传统的优化算法无法直接找到这样的路径。文章提出一种基于改进遗传算法的必经网络节点算法, 该算法由必经点生成随机生成树, 在随机生成树中选择必经节点间的两两子路, 并引入子路的选择概率, 借助聚类算法动态调整交叉的自适应机制提高搜索效率, 从而改进遗传算法以解决必经网络节点问题。最终, 经过论证及仿真表明采用该算法可以满足应用。
光传输网络 分组传送网络 改进遗传算法 必经节点 optical transmission network PTN improved genetic algorithm necessary node
执行机构在无人机飞行控制系统中发挥着十分重要的作用，对其进行实时的故障诊断很有必要。首先对无人机执行机构的工作原理进行分析，在此基础上建立了无人机执行机构的解析模型，再以模型为参考，对无人机的执行机构进行实时的状态监测和故障诊断;设计了一种基于残差的阈值——改进SPRT联合算法，从残差中提取故障特征，对执行机构的工作状态做出检测和判断；最后，建立了执行机构故障的数学模型，通过在执行机构注入故障模型对文中的设计思路进行仿真验证。结果表明，该联合算法能快速有效地识别出执行机构的典型故障。
无人机 飞控系统 执行机构 解析模型 故障诊断 UAV flight control system actuator analytical model fault diagnosis
