无人机六自由度飞行建模与仿真研究

鉴于无人机在军事和民用领域广泛的发展,用数字仿真的手段可以验证无人机在特定条件下是否达到了飞行品质的要求,进而进行半实物仿真,最后进行飞行试验。通过飞行仿真可以缩短无人机的研制周期,降低研制经费和风险。无人机六自由度飞行仿真建模研究对无人机系统的初期研究和后期模拟训练器的研制都起着重要的作用。课题组利用Simulink工具进行了无人机六自由度飞行建模仿真研究,所建立的无人机的六自由度空气动力学模型既可以进行纯数字的仿真试验,也可以为后续研制高逼真的无人机模拟训练器中无人机动力学模型设计打下基础。     

基于Matlab/Simulink的硬件在回路无人机仿真系统设计

随着无人机在军事和民用领域的应用前景,高效率的地面控制操控训练替代实装飞行是保证系统安全、提高效率和节省经费的重要手段,针对无人机飞行控制系统仿真的特点和人在回路仿真系统的要求,提出利用Matlab/Simulink提供仿真环境进行人在回路的无人机仿真系统的设计方案,该方案将PC机作为实时飞控系统,从而将其作为飞行控制的仿真平台,相对于传统手工编写代码的方式,基于Simulink模块构建的仿真模型具有灵活、快速、高效和低成本等特点,对无人机模拟训练系统中飞行动态仿真模型的设计和人在同路的仿真训练具有很高的实用价值.     

四旋翼无人机飞行过程孪生仿真研究

为了满足无人机在实际飞行过程中的虚实交互、实时响应和精确控制等要求,以四旋翼无人机的飞行过程作为任务需求,提出基于数字孪生技术的四旋翼无人机飞行过程仿真研究。搭建了四旋翼无人机飞行数字孪生系统架构,分析了数字孪生体仿真数据的流向及其作用,并对四旋翼无人机飞行数字孪生系统的功能和意义进行了介绍。从几何、物理、行为和规则等四个方面融合构建了四旋翼无人机的数字孪生体模型。最后进行了四旋翼无人机巡航过程的案例研究,通过仿真案例中的各项参数分析,考察了虚实无人机之间的交互性,证明了数字孪生体模型的精确性,验证了四旋翼无人机飞行数字孪生系统的可行性。     

基于Multigen的无人机任务飞行仿真系统

介绍基于Multigen仿真软件Multigen Creator, Creator Terrain Studio和Vega Prime的无人机任务飞行仿真系统,在Vega Prime中建立无人机的飞行控制运动函数,实现无人机模型在虚拟仿真场景中的六自由度运动。基于.NET 2003环境下多线程编程技术和SBS网络数据传输,实现该系统的实时应用。仿真结果表明该系统能较好地模拟无人机作战飞行任务。     

基于仿真的飞行模拟器优化配置研究

随着飞行模拟训练的比重不断加大,模拟器优化配置已成为重点研究问题。以离散事件系统仿真理论为基础,使用统一建模语言（UML）,依据面向对象分析设计的方法,建立了飞行模拟训练系统的仿真模型。通过仿真,得到能够反映系统性能的指标参数。最后运用层次分析法（AHP）对各方案的仿真结果进行综合评价,从而得到模拟器最佳配置方案。     

基于DirectX的无人机三维虚拟飞行仿真系统开发

建立无人机三维虚拟飞行仿真系统对于无人机的设计、研制与操纵培训具有重要的意义.介绍了一种低成本的基于PC机的无尾式无人机实时三维虚拟飞行仿真系统,对建模与仿真、DirectX、数据库、面向对象编程等技术在可视化系统仿真领域的应用作出了积极的探索与尝试.介绍内容主要为三维仿真建模接口技术比较与采用、无人机飞行仿真系统模型组成与仿真算法采用以及如何运用软件工程概念开发无人机实时飞行仿真软件系统.     

具有JTIDS接口的无人机仿真系统

建立了一个具有联合战术信息分发系统接口的无人机仿真系统.在该系统中建立了某型无人机的动力学仿真模型,其气动系数均通过风洞试验获得,并采用单纯形调优法求取无人机初始状态;设计了控制无人机姿态和控制飞行轨迹的内外环控制系统模型;根据联合战术信息分发系统特性,采用模块化方法建立了联合战术信息分发系统接口,使操作员能通过仿真数据链对无人机动力学模型进行任务控制和状态监视.最后进行了虚拟任务仿真试验,结果表明该系统可以满足一定的战术任务需求.     

大气扰动下无人机输出反馈控制律设计及仿真

针对无人机在飞行过程中容易受到大气环境干扰的问题,干扰主要来自外部扰动,主要研究了大气紊流对无人机飞行过程的影响,建立了基于Dryden模型的纵向小扰动线性运动方程.为抑制大气紊流对无人机运动的干扰,保证飞行过程中飞机的稳定性,应用输出反馈H∞控制算法设计了干扰抑制控制器进行仿真.仿真结果表明,采用的控制方法能够有效的抑制大气紊流对无人机运动的干扰,使飞控系统具有良好的稳定性和鲁棒性.     

无人机空中加油建模与仿真分析

无人机空中加油的关键在于建立并保持加油机与无人机之间的有效队形,实现无人机在此过程中的自动飞行;在对空中加油全过程论述的基础上,首先对加油过程中的编队飞行问题进行了数学建模,并依据所建立的数学模型设计了无人机编队飞行控制器,最后通过对空中加油条件的模拟初始化,给出了无人机对接阶段的仿真要求并对所建立的系统模型及控制器进行了仿真验证;仿真结果表明,所建立的模型及控制器可以实现加油编队快速、平稳的会合、对接,为空中加油任务的顺利完成提供了保障.     

基于行为预测的多智能体协作模型

智能体的行为预测是多智能体系统中的一个具有挑战性的问题。机器人足球是一个典型的多智能体系统,论文对多智能体系统中的行为预测进行了研究,概述了RoboCup中几种典型的智能体行为预测方法和协作模型,在此基础上采用基于行为的混合预测方法,建立了一种基于行为预测的多智能体协作模型。该协作模型已应用于CSU_YunLu2003仿真球队中,在RoboCup仿真比赛中证明了该协作模型的有效性。     

四旋翼无人机控制系统仿真设计

四旋翼无人机是一种性能优越的垂直起降无人飞行器,能够实现悬停、低速飞行、垂直起降等功能,在军事和民用方面具有重要价值。针对四旋翼无人机的控制系统设计问题,首先分析介绍了四旋翼无人机飞行原理,对其建立动力学模型和运动学模型,然后进行了基于PID控制的控制系统设计,控制系统采用四通道、多闭环的控制结构,包括无人机的姿态控制与轨迹控制。在MATLAB中进行无人机控制系统仿真实现。仿真结果表明,本文所设计的控制系统,能够有效地实现四旋翼无人机的姿态控制、轨迹控制,具有良好的控制精度与响应速度。     

基于网络的飞行传感器仿真系统研究

提出了一种基于TCP／IP协议的传感器仿真系统,模拟无人机实际飞行中各类传感器的信导和电气特性,解决了全数字无人机飞行仿真系统中对飞机传感器进行实时仿真的问题。     

全数字通用飞行仿真平台的设计与实现

针对作战训练并验证先进飞行控制律,设计一种全数字通用飞行仿真平台。介绍该平台的总体结构,在建立飞机动力学模型和通用飞行仿真数据库的基础上,阐述各模块的功能和创建方法,以某型无人机为例,对平台进行仿真验证。结果表明,该平台直观性强,输出参数准确,能较好地模拟真实飞行。     

改进DDPG无人机航迹规划算法

针对无人机飞行过程存在未知威胁使智能算法处理复杂度高,导致航迹实时规划困难,以及深度强化学习中调整DDPG算法参数,存在时间成本过高的问题,提出一种改进DDPG航迹规划算法。围绕无人机航迹规划问题,构建飞行场景模型,根据飞行动力学理论,搭建动作空间,依据非稀疏化思想,设计奖励函数,结合人工蜂群算法,改进DDPG算法模型参数的更新机制,训练网络模型,实现无人机航迹决策控制。仿真结果表明,所提算法整体训练时长仅为原型算法单次平均训练时长的1.98倍,大幅度提升网络训练效率,降低时间成本,且在满足飞行实时性情况下,符合无人机航迹质量需求,为推动深度强化学习在航迹规划的实际应用提供新思路。     

某型无人机导航/飞控系统设计与仿真

某型无人机以DSP为核心部件,介绍了其导航/飞控系统硬件设计、结构,其中主要包括数据采集、数据通信,介绍了导航/飞控软件,给出流程框图,设计了用于验证该系统的仿真系统;仿真系统引入大气模拟系统和GPS模拟系统,介绍大气模拟系统结构原理和GPS工作原理,仿真各子系统之间采用CAN总线进行连接,并且挂载真实舵机,检测舵机偏转检测,形成负反馈;最后,给出系统仿真步骤和仿真内容,得出仿真结果,验证该系统可行、正确.     

飞翼布局无人机控制律设计

以某飞翼布局无人机为设计对象,进行内、外回路的控制律设计.在Matlab/Simulink仿真环境下,建立飞翼布局无人机线性小扰动模型,分析纵向、横航向模态特性,根据本体特性缺陷针对性地设计控制律内回路反馈支路及增益,经反馈补偿后的飞行品质满足GJB 185-1986相关要求.在内回路控制律的基础上设计外回路PI控制器实现飞机姿态控制,各控制回路的系统稳定裕度计算结果满足GJB 2191-1994要求.建立飞翼布局无人机六自由度非线性仿真模型,仿真验证结果表明所设计的内、外回路控制律能够精确控制飞机姿态且精度满足GJB 2191-1994要求,同时系统鲁棒性良好.     

基于AeroSim的先进无人机仿真平台的设计与实现

在无人机飞行仿真研究方面,存在所建立的模型具有专用性强及可重用性差等问题,文中介绍了一种基于AeroSim模块集所开发的无人机全数字仿真平台,使用了MATLAB/Simulink作为仿真软件的开发环境;在综合考虑了各类影响飞行性能的因素后,根据飞行器建模的通用方法,构建了无人机的全量非线性方程;以模块化的思想进行了仿真子系统的建立,描述了各模块间的关联及功能;在控制律的验证方面,设计了一种非线性动态逆控制器;仿真结果表明,该平台直观性强,所设计的控制器能够保证无人机姿态稳定,并准确地跟踪预定航线,具有较好的模拟效果。     

一种高吞吐量的无人机轨迹规划方法

无人机由于具有完全可控的移动性以及快速部署等优点,成为无线通信领域的研究热点。研究一种无人机支持的多播信道,利用无人机作为移动发射机向多个地面节点发送信息,在无人机的有限任务通信时间内,设计一种连续圆飞行轨迹方法。面向随机分布的多个地面节点,设定距离阈值对地面节点进行分组,通过求解新型旅行商问题确定无人机对各个分组的通信顺序,在满足无人机与地面节点通信覆盖需求的情况下,对圆心、无人机的飞行速度以及飞行半径进行求解,确定各个分组的圆形飞行轨迹,进而生成连续圆飞行轨迹。为实现吞吐量最大化目标,基于连续圆轨迹,在轨迹、功率一定情况下进行功率和轨迹优化,并通过交替联合优化无人机轨迹和功率以提高无人机对地通信系统整体性能。仿真结果表明,与基准方案相比,该方法系统吞吐量明显提高。