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基于深度学习的融合空域空管指令语义解析技术

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航空学报 2023年第S01期44卷 160-168页

作者：刘鹏宇朱雪耀航空工业西安飞行自动控制研究所西安710065

随着无人机技术的快速发展,无人机数量与空域需求显著增长,无人机进入融合空域成为趋势。为改进传统的“人在回路”空管模式,提高融合空域的管控效率,对深度学习方法用于空管指令解析进行了研究。根据空管用语的特点对指令进行整理、扩... 详细信息

随着无人机技术的快速发展,无人机数量与空域需求显著增长,无人机进入融合空域成为趋势。为改进传统的“人在回路”空管模式,提高融合空域的管控效率,对深度学习方法用于空管指令解析进行了研究。根据空管用语的特点对指令进行整理、扩充、分类和标注,编写了可用于自然语言理解模型学习的空管指令数据集。使用BiGRU-CRF模型作为深度学习的基础架构,加入注意力机制与意图反馈机制构建联合模型获取指令意图及指令参数。分别在空管指令数据集和ATIS数据集上进行了评估,结果表明模型在意图识别和槽填充任务较基础架构均有近1.5%的提升,证明论文方法具备实用性和有效性,为无人机自然语言指控技术的发展提供了有力支撑。

关键词：融合空域指令解析深度学习意图识别槽填充联合模型

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考虑未知扰动的RLV再入鲁棒容错姿态控制

航空学报 2023年第S01期44卷 169-176页

作者：刘武吴云燕刘玮田明明黄天鹏航空工业西安飞行自动控制研究所西安710000

针对复杂再入环境下的可重复使用运载器姿态控制问题,考虑大气的未知干扰、气动参数建模的不确定性以及可能发生的执行器部分失效故障,基于增量反步法和径向基函数(RBF)神经网络设计了姿态角回路和角速度回路的控制器。基于神经网络良... 详细信息

针对复杂再入环境下的可重复使用运载器姿态控制问题,考虑大气的未知干扰、气动参数建模的不确定性以及可能发生的执行器部分失效故障,基于增量反步法和径向基函数(RBF)神经网络设计了姿态角回路和角速度回路的控制器。基于神经网络良好的未知逼近能力,采用RBF神经网络对增量反步法设计过程中的泰勒展开高阶项以及上述未知扰动和故障产生的影响进行逼近估计,并在控制律中进行补偿。经过仿真验证,所设计的控制系统能够在未知扰动影响下有效提高指令的跟踪精度,并且对飞行器的本体特性建模依赖较少,具有良好的鲁棒容错能力。

关键词：可重复使用运载器未知扰动执行器部分失效增量反步控制神经网络逼近鲁棒容错控制

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四频差动激光陀螺自适应腔长控制方法

中国惯性技术学报 2022年第4期30卷 525-530页

作者：刘梦泽马冲泽吴长进王铭灏王辉航空工业飞行自动控制研究所西安710065

相较于传统的小抖动腔长控制,自适应腔长控制方法实现了四频差动激光陀螺理想工作点的自动跟踪功能。所提方法在小抖动腔长控制的基础上,通过对光强调制信号的基波和二次谐波进行解调,增加了光强增益控制环路和调制控制环路。通过改进... 详细信息

相较于传统的小抖动腔长控制,自适应腔长控制方法实现了四频差动激光陀螺理想工作点的自动跟踪功能。所提方法在小抖动腔长控制的基础上,通过对光强调制信号的基波和二次谐波进行解调,增加了光强增益控制环路和调制控制环路。通过改进硬件电路和控制算法将增益、调制和腔长3个控制环路紧密耦合在一起,实现四频差动激光陀螺自适应腔长控制系统,从而达到四频差动激光陀螺理想工作点自动跟踪功能。实验结果表明,自适应腔长控制能够消除外界环境、光强、电子元件参数等变化对四频差动激光陀螺工作点的影响,使得四频差动激光陀螺工作在理想工作点上,提升陀螺变温零偏稳定性51%和减小变温零偏最大变化44%。

关键词：四频差动激光陀螺自适应腔长控制理想工作点小抖动腔长控制

面向ADS-33F品质规范设计的多响应类型切换控制研究

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航空兵器 2023年第1期30卷 74-79页

作者：翟任庆王东辉王琳张松高莘青航空工业西安飞行自动控制研究所西安710065

传统直升机多采用单一的响应类型,难以满足驾驶员操纵需求。试飞经验表明,多响应类型切换控制可以显著提升飞行性能并减缓驾驶员操纵负荷。本文针对某型有人直升机,结合最新版本的美军直升机飞行品质规范(Aeronautical Design Standard-... 详细信息

传统直升机多采用单一的响应类型,难以满足驾驶员操纵需求。试飞经验表明,多响应类型切换控制可以显著提升飞行性能并减缓驾驶员操纵负荷。本文针对某型有人直升机,结合最新版本的美军直升机飞行品质规范(Aeronautical Design Standard-33F,ADS-33F),研究基于六种响应类型的切换控制策略。各种控制策略的仿真结果表明,相应被控状态量可以按规范要求跟随指令信号,控制策略结合应用场景的仿真结果表明,所设计的控制系统可以显著减少操纵量,从而验证结论:设计的直升机多响应类型切换控制满足ADS-33F规定的响应要求,能显著提升飞行性能及驾驶员感受;响应收敛迅速,且能保证飞行安全和控制精度。

关键词：响应类型 ADS-33F 切换控制操纵品质飞行性能仿真验证

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核磁共振陀螺横向补偿磁场优化设计

压电与声光 2023年第2期45卷 271-276,282页

作者：明泽额尔顿岳亚洲李攀雷兴张昊西安飞行自动控制研究所陕西西安710065

核磁共振陀螺作为目前世界上体积最小的导航级陀螺,已受到国内外的广泛重视。核磁共振陀螺通过检测磁场中原子核自旋进动频率的改变确定载体角速度,其陀螺精度与磁场的均匀性、稳定性密切相关。导航级核磁共振陀螺需要飞特级磁场环境,... 详细信息

核磁共振陀螺作为目前世界上体积最小的导航级陀螺,已受到国内外的广泛重视。核磁共振陀螺通过检测磁场中原子核自旋进动频率的改变确定载体角速度,其陀螺精度与磁场的均匀性、稳定性密切相关。导航级核磁共振陀螺需要飞特级磁场环境,高效磁屏蔽一般仅能完成5~6个数量级的磁抑制,还需进行主动磁补偿。该文从核磁共振陀螺磁场分布的理论分析出发,通过数学计算和计算机仿真,分析和研究了横向磁补偿系统的磁场分布,并对横向磁补偿线圈进行了优化设计。设计的核磁共振陀螺横向磁补偿系统磁场均匀性较优化前提高约13倍,满足了核磁共振陀螺的使用需求。该工作为核磁共振陀螺仪设计和制造提供了一定的理论依据和参考价值。

关键词：核磁共振陀螺仪主动磁补偿横向补偿线圈磁场均匀性

基于CFD计算域分区耦合技术的航空微型溢流阀流固耦合全域数值计算研究

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航空学报 2024年

作者：朱嘉兴李奕宁牛世勇田一松李頔解一鸣航空工业西安飞行自动控制研究所

飞机液压作动系统微型插装式溢流阀具有微形流道结构，内部瞬时流体输运规律及诱发两相流的机制尚不明确，产品特性参数对性能的影响尚未明晰，亟需发展相关的仿真模型进行分析研究并开展实验验证工作。以某航空液压作动系统用微型插装... 详细信息

飞机液压作动系统微型插装式溢流阀具有微形流道结构，内部瞬时流体输运规律及诱发两相流的机制尚不明确，产品特性参数对性能的影响尚未明晰，亟需发展相关的仿真模型进行分析研究并开展实验验证工作。以某航空液压作动系统用微型插装式溢流阀为研究对象进行了仿真和试验研究。在仿真计算时，考虑了阀芯运动造成的溢流阀全域结构变化以及边界条件迁移的影响，在流固耦合技术的基础上提出了一种针对该型溢流阀流道结构的CFD计算域分区耦合技术，并以此完成了全域数值计算模型的建模工作。基于全空化模型、湍流模型和阀芯动力学计算模型，该CFD仿真模型可实现对溢流阀全工作周期内瞬态特性的准确模拟，可得到流体压力场、流体速度场、空化相变特性及运动组件动力学特性随阀芯动作的动态衍变规律。另一方面，搭建了溢流阀性能试验台用于仿真模型的正确性验证。并基于代理模型技术构建了CFD模型输入输出之间映射关系的Kriging模型，极大提升了原模型的计算效率。将其应用于较大计算规模的模型评估，以此进行了启闭及流量特性参数对输入参数的全局灵敏度分析。最后，以结果指导产品研制过程的优化。结果表明：该型溢流阀的启闭过程连续、迅速且稳定，可有效保障系统安全。仿真得到的压力-流量结果与试验数据较为吻合，全周期内最大误差保持在5%以内。弹簧特性和位移限制位置对溢流阀的启闭特性产生较大影响，需要在研制过程进行重点关注。本文工作有助于深入理解微型插装溢流阀内部复杂流动机理，可对其研制过程形成理论指导，对其所处液压作动系统的运行可靠性和稳定性提升具有较为重要的价值。

关键词：微型阀 CFD 流固耦合瞬态流场特性灵敏度分析

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舰尾流下自动着舰进场动力补偿的仿真与分析

航空兵器 2023年第1期30卷 69-73页

作者：黄旭东朱万博闻子侠刘玮航空工业西安飞行自动控制研究所西安710065

着舰过程中舰尾流影响舰载机高度和速度,造成着舰偏差,甚至会导致复飞。针对舰尾流造成舰载机自动着舰落点精度差的问题,本文首先介绍传统速度恒定动力补偿、迎角恒定动力补偿2种方案,并对迎角恒定动力补偿控制方案进行改进,减小纵向高... 详细信息

着舰过程中舰尾流影响舰载机高度和速度,造成着舰偏差,甚至会导致复飞。针对舰尾流造成舰载机自动着舰落点精度差的问题,本文首先介绍传统速度恒定动力补偿、迎角恒定动力补偿2种方案,并对迎角恒定动力补偿控制方案进行改进,减小纵向高度通道与速度通道的耦合程度,降低舰尾流对下滑道控制精度的影响。通过数学仿真对比了3种方案抑制舰尾流稳态分量的效果。仿真结果表明,改进的迎角恒定动力补偿方案能够有效抑制舰尾流垂直分量的影响,并能够改善舰尾流水平分量的影响。

关键词：自动着舰舰尾流进场动力补偿速度恒定迎角恒定舰载机

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基于双惯导协同的误差参数估计与融合算法

中国惯性技术学报 2024年第4期32卷 319-325,335页

作者：贾继超祁帅夏家和寇得民刘鑫航天科技集团九院16所西安710100 西安飞行自动控制研究所西安710065

针对无外界参考信息的双惯导系统长期使用后系统参数发生变化导致导航精度降低,且系统间缺少信息融合的问题,提出了一种同等精度双惯导协同误差估计与信息融合算法。首先以两套旋转式惯导间相对速度误差与位置误差作为观测量,建立包含... 详细信息

针对无外界参考信息的双惯导系统长期使用后系统参数发生变化导致导航精度降低,且系统间缺少信息融合的问题,提出了一种同等精度双惯导协同误差估计与信息融合算法。首先以两套旋转式惯导间相对速度误差与位置误差作为观测量,建立包含陀螺和加速度计零偏的导航误差模型。然后分析了不同转序下各状态量的可观测性,采用Kalman滤波对各参数进行有效估计,估计完成后对双惯导系统进行误差补偿及信息融合。仿真结果表明,所提算法对陀螺零偏估计精度优于0.002(°)/h,加速度计零偏估计精度优于4μg,在抑制误差发散的同时,提高了旋转式惯导导航精度。

关键词：双惯导系统旋转调制误差估计数据融合

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一种改进的速度加姿态匹配快速传递对准算法

中国惯性技术学报 2017年第1期25卷 17-21页

作者：夏家和张金亮雷宏杰西安飞行自动控制研究所西安710065

给出了一种针对工程应用的改进快速传递对准算法。推导了速度及主子惯导z轴安装误差角量测构造方法,给出了基于速度加z轴安装误差角量测的降阶快速传递对准滤波器模型。通过仿真测试了降阶滤波模型的对准性能。最后利用协方差分析方法... 详细信息

给出了一种针对工程应用的改进快速传递对准算法。推导了速度及主子惯导z轴安装误差角量测构造方法,给出了基于速度加z轴安装误差角量测的降阶快速传递对准滤波器模型。通过仿真测试了降阶滤波模型的对准性能。最后利用协方差分析方法针对性分析了航向误差对主要未建模误差的敏感程度,结果显示:摇翼机动条件下30 s时航向误差收敛到0.1°内,航向误差主要受主惯导航向误差及z轴挠曲变形的影响,对主惯导数据时间延迟不敏感。该方法兼具传统速度加姿态匹配算法的优点,又避开了其在摇翼机动时对时间延迟、挠曲变形敏感的缺点。

关键词：捷联惯导传递对准安装失准角协方差分析