装配式工程飞行仿真平台关键技术的研究

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1、中图分类号：T391.9密级：公开学号：SY1003704硕士学位开题报告装配式工程飞行仿真平台关键技术的研究作者姓名田思维学科专业检测技术及自动化装置指导教师胡晓光培养院系自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院一、论文选题依据1.1选题背景及意义工程飞行仿真平台是新型飞机研制、飞行理论研究和飞行控制研究等不可缺少的设备。本课题来源于某研究所的某新型飞机试验平台项目。该平台是新型飞机飞行控制系统地面试验的基础，可支持完成飞控系统试验、飞控推力综合试验、飞控航电综合试验等一系列试验项目。近几年，国家大力支持高端先

2、进飞行器的设计与研制，需要开发面向不同型号、不同试验的工程飞行模拟器，对工程飞行仿真平台的要求也越来越高。传统的软件开发方法已不能适应当前系统的开发要求，在系统开发过程中暴露出了软件可复用程度低、可扩展性差、开发效率低下等问题；同时，基于平台工程背景，客户在试验过程中，经常对系统需求进行变更，现有系统的结构与开发方法不能及时的满足客户动态的需求。因此，迫切需要一种适用于工程背景、支持动态需求、扩展性强、通用性高的软件结构及开发方法，支持工程飞行仿真平台的开发。本课题来源于某航空研究所，为适应国防建设的迫切需要，研究一种装配式工程飞行仿真

3、平台，以用于多种新机的研制。本文将专注于建立一种可装配式工程飞行仿真平台，对装配式工程飞行仿真平台的结构模型；开放式仿真数据模型；工程仿真平台中主控台界面构件的动态生成方法的研究。以提高系统的通用性，实现飞行仿真平台的快速重构。1.2国内外研究现状分析1.2.1工程飞行仿真概述飞行仿真技术是以控制论、计算技术和相似原理为基础，以计算机和各种物理效应设备（用来模拟再现真实世界环境）为工具，借助系统模型对真是的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。飞行仿真根据仿真模型类型及其实现方式的不同，分为数学仿真、半回路仿真和人在回路仿真三种形式

4、。数学仿真就是建立数学模型并在计算机上反复进行的试验。这种仿真不需要硬件实物，只需要计算机再现和模拟实际世界的场景，并计算出相应的结果。数学仿真适合于前期论证及一些算法的研发。北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院实物在回路仿真又称半回路仿真，半实物仿真与数学仿真不同点为有实物硬件接入仿真系统：如传感器和执行机构。这种仿真要求算法在控制器中能够实时的运行，并实时响应外部机构的各种信号，并计算出相应的仿真结果。这种仿真方式相对数学仿真要求系统实时性较高。本课题研究的仿真形式为工程半实物飞行仿真。人在回路中仿真，为人成为整个系统的一部分，

5、取代半实物仿真部分系统，同时计算机仍运行依据飞行动力学建立的数学模型。这种飞行仿真模式能够体现操作人员的素质同时对整个系统做出一个评价。工程飞行仿真平台主要致力于工程上开发新机型，最早出现于上世纪60年代的空间项目。工程飞行飞行仿真平台为飞行员和作战人员提供与工程人员互动的环境；引导改进飞行质量和武器系统作战效能；为作战人员提供充分的形势感知能力，以评估武器系统及其作战效能。飞行仿真平台的管理系统是整个工程飞行模拟器的总控制台，是飞行仿真系统中非常重要的子系统。管理系统是飞行模拟器中对计算机的软、硬件进行有效管理的系统，是以计算机为基础

6、的工程飞行模拟器的神经中枢，它激活、控制、驱动和组织管理诸分系统，使它们成为模拟器的有机组成部分，发挥出预定的功能和性能，对实时飞行仿真系统的开发至关重要[2]。由于飞行仿真平台要实现在不同的工程半实物仿真环境下工作，所以要求系统的通用性有较高的水平。同时由于本文研究的仿真平台为半实物仿真，故要求系统的实时性较高。复用性是软件产业所追求的主要目标。管理系统作为软件系统，目前其复用性并没有达到预期效果，存在大量重复开发的现象，这就造成人力资源和时间上的浪费。同时基于其工程背景，客户常常在试验期间，要求增删或更改系统参数和功能，现有系统往往

7、需要进行大量修改，系统维护上常常不能得到客户满意。对于复用性的研究，国际上，在领域工程、构件及构件库的标准化、构件组装技术、基于复用的软件开发过程和复用成熟度模型等方面取得了重大成功。如：卡内基-梅隆大学的软件工程研究所提出了面向特征的领域分析方法，并将该方法成功地运用于美国空军运动控制等领域。在国内，杨芙清院士主持的国家重点科技攻关项目青鸟工程，重点研究了软件的工业化生成流程和软件复用的相关技术，并取得了可喜的研究成果。北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院1.2.3基于构件的软件工程随着计算机技术的飞速发展，各行各业对软件开发的速

8、度和质量要求都有了很大提高。传统的手工作坊式的软件开发状况已经不能适应这样的需求。而基于构件的软件开发是一种软件开发新范型，集软件复用、分布式对象技术、客户/服务器结构和构件技术于一身，以软件架构为组装蓝图