基于Plib的飞艇飞行视景仿真设计

由于飞艇体积大、密度小,受附加惯性力显著,其动力学特性与常规飞行器有较大不同。所以。为了直观全面地了解飞艇的飞行特点,对飞艇进行飞行视景仿真是必要的。为此首先介绍了视景仿真开发工具Plib和仿真系统总体框架,然后,应用机理分析方法建立了飞艇运动模型。在此基础上,调用Plib的类方法创建三维仿真环境,重点研究了天空海洋绘制、模型导入、视点变换、图形用户界面资源及键盘鼠标响应控制等关键技术。最后应用该系统对飞艇纵侧向扰动运动进行了仿真,展现了飞艇受扰后的飞行状态和各种运动模态的变化过程,结果表明该仿真系统真实感强,实时性好,可以为飞艇的后续研制工作提供参考和帮助。     

高空太阳能飞艇方案/动力系统及气动设计

为提供一种可行的高空飞艇动力系统设计,对飞艇所受到的力、能源系统、飞艇重量进行了研究,并对不同动力布局的飞艇所受到的气动力进行了数值仿真。引入混合浮升气体以提升飞艇的单位升力,并考虑了过热对飞艇升力的影响;对能源系统采取恶劣条件作为飞艇的设计点,计算了冬至日时单位面积的太阳直接辐射量;采用能量平衡方法,对飞艇能源系统进行分析;应用以上方法初步确定了高空飞艇的基本参数。此外,建立了两种不同的动力布局模型,并对不同模型进行了气动数值仿真,得出不同布局对飞艇气动性能的影响,为设计提供了参考。     

飞艇迎风控制器的设计

引用基于飞艇的动力学和运动学建立的飞艇姿态数学模型,在飞艇的扰动运动参数相对于基准运动参数偏离较小的情况下,采用小扰动法对该模型进行了线性化,然后在飞艇的外形和质量分布相对于纵向平面是对称和不考虑动力装置转动部件的陀螺效应的假设下,根据控制量的不同分别得到了纵向运动和横向运动的解耦方程。在该模型的基础上,加入PID控制来改善飞艇的动态响应特性,在考虑风速风向变化的情况下,依据自适应控制设计了飞艇的迎风控制器。仿真结果表明,飞艇的偏航角在风速风向的变化下能有效地跟随输入信号的变化,对完成飞艇定点监测森林火灾或飞艇作为定点通讯中继站等任务具有一定的实际应用意义。     

平流层演示验证飞艇实时仿真平台设计

在平流层飞艇的设计和研究中,飞行仿真可以有效验汪飞艇的动力学模型、控制器设计,检验飞艇的操纵性、飞行稳定性。同时,实时仿真技术可以提高飞艇性能,缩短研制周期。为解决上述问题,提出通过搭建飞艇的实时仿真平台,实现飞行仿真和实时仿真技术的统一。针对上海交通大学"致远一号"平流层演示验证飞艇,使用xPC target搭建了飞艇的实时仿真平台,完成了利用Simulink软件的动力学建模和控制系统设计,同时利用Flightgear飞行模拟器为仿真系统设计开发了视景仿真系统。进行仿真的结果显示,系统较好的实现了飞艇从上升到返回全过程飞行任务,视景系统直观准确地显示了飞艇在仿真过程中的状态变化,并可以为后续研究工作提供了依据。     

基于Vega Prime的高空飞艇视景仿真设计

针对高空飞艇在飞行控制半物理仿真实验中实时数据可视化的问题,基于虚拟仿真技术,提出了一种高空飞艇视景仿真系统设计方案。建立了高空飞艇三维模型,并使用细节层次等高级建模技术对三维模型数据库进行了优化。提出了通过反射内存网与半物理仿真系统进行实时数据传输的方式,在Vega Prime环境下完成了基于控制台的视景仿真程序开发。在硬件系统支持下,实现了高空飞艇飞行过程仿真场景的立体渲染,仿真效果能够满足半物理仿真实验数据的实时逼真显示要求。     

基于遗传算法的临近空间飞艇多学科优化设计

临近空间飞艇设计中,确定系统总体参数、给出优化的艇体外形十分关键,针对传统设计方法,为改进其中串行设计的不足,提出了并行多学科优化设计方法;并基于遗传算法开展了飞艇外形优化设计方法研究,结合气动、结构、强度进行了一体化优化。仿真结果表明利用遗传算法开展飞艇多学科优化是可行的,另外在进行设计时,不能仅将减阻作为研究重点,还应全面考虑结构重量、强度等其它因素。     

平流层飞艇蒙皮强度建模与仿真研究

关于飞艇蒙皮强度优化设计问题,平流层飞艇体积巨大,而蒙皮厚度远小于飞艇长度,结构在受载情况下容易发生较大变形甚至破坏。为了给飞艇蒙皮强度设计提供依据,建立了飞艇蒙皮在只受内外压差载荷作用下的环向和轴向应力方程,用Von Mises应力来定量描述蒙皮在环向和轴向应力作用下的整体受力情况。然后建立了飞艇蒙皮的计算模型,通过在ANSYS中进行非线性仿真分析得到蒙皮各点的受力情况,并将理论应力值与有限元仿真结果进行了对比,结果验证了理论方程的有效性,为飞艇蒙皮的应力估算提供参考。     

战术无线通信指挥仿真系统面向对象建模及实现

通信指挥系统在现代战争中起着非常重要的作用,仿真是评估通信指挥系统性能的主要手段。该文针对战术无线通信指挥系统的实际特点,在对系统进行模块划分的基础上,提出了一种用面向对象建模,结合实际的仿真算法和数据库技术,来实现一套操作方便、易于维护、易于升级、功能强大的仿真系统的新方法。针对战术无线通信的典型通信情况,进行了仿真研究,仿真结果为分析评估通信指挥系统的性能提供了有力的证据。     

基于无线通信的经济学实验仿真平台的研究与设计

为了提高经济学实验的教学效率和教学效果,同时增加实验参与者的兴趣,构建了实验经济学仿真模型框架,设计了一个实验经济学仿真平台。利用无线通信技术,通过自定义的通信协议,采用多线程技术,解决了多客户端信号并发在仿真平台中引发的信号冲突问题,达到了提升教学效率和改进教学效果的目的。     

室内无人飞艇导航系统的研究与仿真

根据室内飞艇导航应用的特点,介绍了超宽带(UWB)导航系统在室内无人飞艇自主飞行系统中的应用方法,根据室内场所等条件的要求,建立了室内飞艇系统的导航模型,以Matlab/Simulink为平台,对UWB进行了实时导航的仿真实验.实验结果不仅证明该导航方法具有较高的导航精度,而且为进一步研究室内飞行器导航系统开辟了一条比...     

飞艇压力控制系统的算法设计与仿真

飞艇作为飞行器的一种,其工作原理与飞机、热气球等传统的飞行工具不同.飞艇上升的动力主要依靠气囊中的升浮气体来产生.所以,如何控制气囊中气体的压力对飞艇来说非常重要.压力控制过程涉及飞艇的气囊安全控制、升降速度控制等,还与飞艇的动力系统以及外部大气环境和气象条件密切相关.因此要让飞艇的压力控制做到既安全又平稳并不是一件容易的事情.本文将以飞艇的数学模型、标准大气模型和传热学基本原理为基础,探讨如何实现飞艇的气囊压力控制.     

平流层飞艇平台建模与仿真分析

目前,平流层飞艇平台有着极高的经济和军事价值,受到极大关注.以驻守在高空的平流层飞艇平台为研究对象,描述了飞艇的结构和运动形式,采用机理分析法分析其受力情况,在以体积中心为原点的机体坐标系中建立飞艇的六自由度模型.考虑飞艇平台的附加质量,建立非线性六自由度方程.采用小扰动法,对建立的非线性六自由度微分方程线性化,根据设定的初始状态,利用Matlab/Simulink搭建飞艇模型的仿真模块,对模型进行仿真.仿真结果表明:单纯调节一个控制量不能使飞艇稳定,只有联合考虑各输入量才能较好地控制飞艇状态;建立的飞艇模型是恰当的,可以作为浮空飞行器验证模型.     

平流层飞艇表面接收太阳能的建模与分析

平流层飞艇依靠艇载自主光伏发电系统摄取太阳辐射能来达到长期自主飞行和悬停,可应用于无线通信、空间观测和军事侦察等领域,成为当前各国研究的热点之一.分析和计算飞艇表面接收的太阳辐射能是光伏系统设计的基础.文中首先建立飞艇表面接收的辐射能量数学模型,它描述了飞艇的工作纬度、飞行方向、表面形状和接收的太阳辐射能量的关系.然后模拟分析飞艇的工作纬度、飞行方向和表面形状对接收的辐射能量的作用.结果表明:飞艇的工作纬度和飞行方向影响飞艇表面接收的辐射能量的大小和时间分布;飞艇表面的不同部分接收的辐射能量是不同的,在飞艇表面合理覆盖光伏阵列是飞艇光伏系统设计的重要任务.     

平流层飞艇定点气动力计算与仿真分析

研究飞艇定点动力性能分析,关于平流层飞艇动力特性问题是影响系统稳定的关键。为使飞艇能正常工作,必须对气动特性进行精确地分析。根据平流层飞艇的定点飞行特点,考虑空气粘性因素,建立了平流层飞艇的湍流边界层方程,采用动量积分关系式方法,求解飞艇表面摩擦阻力,利用有限元分析软件ANSYS仿真,分析了飞艇的空气动力特性。仿真结果表明,空气黏性对飞艇运动的影响不可忽略,动量积分法可有效解决飞艇摩擦阻力的计算。     

水声对抗仿真系统中鱼雷仿真研究

鱼雷仿真是水声对抗仿真系统中作为攻击方的重要组成模块,其性能对整个仿真系统有着直接的影响.该文结合水声对抗仿真系统的研究,描述了其中鱼雷仿真的实现过程及其中的关键技术,包括鱼雷自导系统仿真、鱼雷弹道仿真等具体内容.     

林火监测飞艇姿态控制系统的设计

采用数字罗盘、角速度陀螺、双单片机、双端口RAM设计的飞艇姿态控制系统,伺服电机(伺服电机轴上装有旋翼)安装在飞艇左右机翼及尾翼上工作,使飞艇在高空中的姿态保持稳定.为红外成像林火监测系统构建稳定的测量平台,从而保证测量值的可靠性。     

无线通信系统的Petri网建模与分析

无线通信系统是一个分布式实时多任务数据处理系统,具有实时性、并发、异步和多任务等特点.Petri网是描述和分析异步并发现象的一种有效的模型工具.以Petri网为工具,建立了无线通信系统的仿真模型,对其功能和数据流进行模拟,并对其结构性能、任务的忙闲程度、死锁进行了定性分析,实现了模型和程序结构的自动转换,从一个全新角度对无线通信系统进行了分析和评价.     

临近空间太阳能飞翼无人机气动性能设计仿真

目前在进行临近空间太阳能无人机的设计时,通常采用常规布局,但常规布局的无人机在空气密度低的飞行环境中,速度小、动压小,气动性能较差,且常规布局飞机的表面不平整,不利于太阳能电池的大面积铺设。为此,特设计了一种飞翼布局的临近空间太阳能无人机,通过对翼型的气动仿真分析,优选出适合临近空间飞行环境、适用于飞翼无人机的反S型低雷诺数翼型,并采用翼梢外洗设计以改善无人机的稳定性,最后使用数值计算方法进行仿真计算,检验所设计飞翼无人机的气动性能。结果表明,根据数值方法仿真,所设计的临近空间太阳能飞翼布局无人机气动性能得到显著改善。     

低空无人飞艇状态监测系统的硬件设计

介绍了一种以C8051F120单片机为核心设计了低空无人飞艇状态监测系统的硬件设计,详细给出了系统的总体架构和工作流程;着重说明了主要功能模块的电路设计。地面测试和飞行试验表明该监测系统硬件性能稳定,能满足飞艇状态监测的要求。     

基于数据采集卡的飞艇电源管理仿真系统

本文建立了一个针对平流层飞艇电源的物理仿真系统.该系统由太阳能电池、燃料电池、水电解器、镍氢电池、直流无刷电机等组成,利用中泰PCI-8333多功能数据采集卡和PC机完成系统中各个信号的,采集以及控制管理.软件部分采用VB开发,实现对整个系统的控制、各个参数信号的动态实时显示以及所需数据的保存.从而为进一步的研究打下了坚实的基础.