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。     

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...     

直升机飞控系统集成仿真平台开发

研究直升机飞行控制系统的设计开发需求,根据系统集成的开发理念,实现VC++开发环境下Matlab/Simulink和三维实时视景仿真软件Vega的综合集成,利用现有成熟软件工具,在一台普通PC机上开发了一个集仿真管理、控制算法设计与优化、三维可视化于一体的直升机飞行控制系统仿真平台,对直升机飞行控制系统的设计开发提供集成平台支持。集成平台可充分满足用户的仿真任务需求,可提高系统开发效率,同时具有通用的集成开发思路对类似系统研制和开发具有一定的参考价值。     

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.     

基于RT-LAB的伺服系统平台研究与应用

随着仿真技术的发展,硬件在回路实时仿真已经越来越多地应用于控制系统的研究和设计.该文介绍了如何利用RT-Lab实时仿真技术在传统的位置随动系统开发平台上进行数字仿真和硬件在回路仿真.基于此随动系统平台,运用Matlab/Simulink建立的控制器模型和RT-LAB实现实时仿真所需的软、硬件环境,对如何快速建立控制模型、开发算法、跟踪、调试进行了探讨,并进一步探讨了实现过程中出现的问题.实践表明, 实时仿真技术的引入为传统开发平台提供了新的有效的开发手段.     

直升机仿真模拟训练集成系统实现

针对直升机仿真与地面模拟训练的需求,根据系统集成的开发理念,开发出一个集VC++、Matalb/Simulink和Vega三维可视化功能于一体的直升机仿真模拟训练系统;该集成仿真平台通过VC++编程,将软件界面与Simulink模型有机结合在一起,利用Matlab引擎对Simulink模型进行控制,并将仿真结果送到Vega场景中实时显示;实际运行结果表明,该系统仿真效果与实际效果基本一致,达到了设计要求,具有较好的实用性。     

分布交互式实时三维飞行仿真平台的综合设计

针对基于高阶非线性系统数学模型基础上的飞行器控制系统设计难于验证的实际问题,在基于全数字飞机的非线性模型基础上,在分布式局域网的仿真环境下,利用飞行控制律实时算法、面向对象的编程方法、TCP/IP网络通信技术及计算机三维仿真等技术,构建了分布交互式实时三维飞行控制系统仿真平台,研究了该平台的软硬件构成、设计方法及相关的关键技术,并且在网络环境下分别开发了基于增益表和自修复重构的实时仿真算法,成功模拟了飞机在驾驶员在环和全自动飞行的情况,研究结果表明了该仿真平台在飞行仿真训练和教学中的实用性以及验证先进控制律的可移植性.     

基于CompactRIO的四旋翼飞控实时仿真平台设计

针对四旋翼无人机实时飞行控制系统的控制算法设计与参数整定,设计了一种基于CompactRIO的飞行控制系统实时仿真平台,该平台使用两台CompactRIO作为主控制器,分别在其嵌入式实时系统(VxWorks)中运行Simulink设计的无人机动力学模型与飞行控制系统模型,并使用LabVIEW开发PC上位机监控程序,用于调整飞行状态和整定控制参数;经试验证明,该平台实用性强,可视化程度高,实时性好,能较好地对四旋翼飞控系统进行实时仿真验证。     

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.     

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。     

面向半实物仿真飞行平台的通用型飞行参数测试系统设计

针对半实物仿真飞行平台在飞行科目评估、平台寿命研究及操作标准规范的制定等诸多领域缺乏完整原始数据支持的问题,提出了一种基于LabVIEW的通用型飞行参数测试系统.通过模拟座舱操控输入信息,如飞行摇杆、油门杆、开关控制面板和飞行脚舵等模拟指令,实现了与项目相关方的三维视景仿真软件的系统联试.多次测试结果表明:系统能够对飞...     

基于PXI的飞控襟翼仿真系统的设计与实现

为了真实仿真飞控襟翼系统部件的功能和接口,替代系统真件参与试验,探查飞控襟翼操纵系统的组成结构和工作原理,设计并实现了基于PXI的飞控襟翼仿真系统;根据真件相关资料,建立了完整的襟翼操纵系统闭环控制模型,建设了襟翼硬件仿真测试平台,编制了仿真测试软件;仿真系统硬件采用模块化结构设计,提高了稳定性和可靠性;系统软件基于QNX实时操作系统编制,保证了仿真测试过程中事件响应的实时性;成果在实际工作中成功应用于飞控系统联测,满足了仿真系统的功能需求和技术指标.     

四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统

为了便于对四旋翼无人机控制算法进行实验仿真和验证,联合Solidworks和Matlab/SimMechanics工具箱设计了一种四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统;利用Solidworks搭建了四旋翼无人机三维实体模型,并通过Solidworks和Matlab转换接口将该实体模型导入到Matlab/SimMechanics中;Matlab/SimMechanics提供了了三维可视化窗口,可以显示无人机的实时仿真状态;仿真平台在Matlab/SimMechanics环境中实现,与Matlab/Simulink通信方便,可方便的将Simulink设计好的控制算法添加到仿真系统中,以进行验证和参数整定,还具有姿态分析和数据分析等功能;轨迹跟踪仿真结果表明,四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统直观可视,准确可靠,能较好地对控制算法进行研究和测试,对四旋翼无人机以及控制算法的研究和开发具有重要价值。     

基于Arduino和Matlab/Simulink的仿真环境设计研究

为进一步提高研究效率、缩短开发周期,研究利用开源电子平台Arduino和科学计算语言Matlab/Simulink进行仿真环境设计.简要介绍Arduino及其特点,并全面讨论和比较了Arduino和Matlab/Simulink的混合应用模式.作为案例,设计了应用于车辆定位的加速度数据实时采集和动态显示的仿真环境.结果表明:由于有效结合了Arduino和Matlab/Simulink,仿真环境开发成本低、应用灵活,便于作为应用不同算法进行数据分析的基础平台,对于后续开展研究具有重要意义.     

基于1553B总线的飞控软件测试仿真平台设计

针对导弹飞控软件测试系统中更高可靠性、灵活性和实用性的要求,设计了一种基于1553B总线的导弹飞控软件测试仿真平台,介绍其系统组成及上位机软件的设计和实现。对高可靠性和灵活性的飞控软件测试仿真平台进行了研究,从软硬件方面予以分析,给出一个详细的设计方案：测试平台与飞控计算机采用1553B总线通讯的同时,利用VS2010设计上位机测试软件和S-function函数进行子模块封装,并通过Higale仿真界面进行实时的通信控制与显示,可以在保证通信可靠性的基础上对飞控软件的测试结果进行判断与分析。仿真测试结果表明,该飞控软件测试仿真平台方案可以实现对某型导弹飞行控制软件的通信与测试,并且具有高可靠性和可扩展性。     

UAS Flight Simulation with Hardware-in-the-loop Testing and Vision Generation

UAS flight simulation for research and development is a difficult problem because each airframe requires accurate physical models, control systems, an organized method of testing new control systems, virtual cameras for vision-based control, and methods of testing new control in the transition from simulation to flight tests. In an environment where researchers are temporary, such as a university, a standard research and development platform with these properties expedites prototyping and prevents code loss when an employee leaves. We develop a research simulation which conforms to all of these properties inside a Matlab environment. A series of mex functions provide connections to the autopilot for hardware-in-the-loop testing, graphical interfaces, and vision processing. The option to write C mex functions offers a seamless method of porting code to embedded systems, minimizing coding errors. We demonstrate fast prototyping by showing flight test data where the simulation provided virtual vision data to avoid virtual obstacles.     

网络化控制系统仿真平台的研究

针对网络化控制系统(Networked Control Systems,简称NCSs)运行中的基本特点,设计实现了一个NCSs的仿真平台,目的是为了模拟控制系统在网络环境下的操作及仿真过程,并对控制系统的理论分析与设计方法进行仿真检验。该平台采用VC 和Matlab混合编程的方式实现了三个基本功能,主要结构包括通信部分、控制系统仿真部分以及通信与系统仿真的接口部分等。针对VC 和Matlab不同环境下编程及交互的特点,文中对混合编程实现过程中的若干关键问题做了详细的分析并展示了结果。最后通过仿真实例来验证了仿真平台设计的有效性。     

飞行控制系统可视化仿真平台设计

提出一种通用的飞行控制系统可视化仿真平台,以并行化计算思想设计系统总体框架,通过OpenMP多线程并行多核编程技术和单程序多数据流技术实现飞行动力学系统和飞行控制系统的并行解算。该平台可以载入各种飞行控制器、飞行动力学模型和数字地图进行仿真,能以数字、曲线和三维动画的形式显示仿真结果。以Beaver多模态自动驾驶仪仿真设计为例进行验证,结果表明该平台具有执行效率高、易于扩展和通用性强的优点。