在軍事和民用需求的牽引下,無(wú)人機(jī)的發(fā)展正處于井噴時(shí)期,同時(shí)也推動(dòng)了無(wú)人機(jī)自主飛行技術(shù)的發(fā)展和研究。當(dāng)今世界,無(wú)人機(jī)的應(yīng)用更加注重智能,對(duì)無(wú)人機(jī)的相關(guān)研究越來(lái)越完善。為了對(duì)無(wú)人機(jī)試飛進(jìn)行試驗(yàn),目前通過(guò)半物理仿真,可以在不試飛的情況下對(duì)無(wú)人機(jī)的硬件和軟件部分進(jìn)行測(cè)試。因此,開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)飛控半物理仿真系統(tǒng)具有很大的實(shí)用價(jià)值。本文研究了飛控半物理仿真系統(tǒng)下位機(jī)和上位機(jī)兩大部分。本文首先研究了下位機(jī)對(duì)三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí)時(shí)姿態(tài)解算,從而通過(guò)控制轉(zhuǎn)臺(tái)的精確轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)模擬無(wú)人機(jī)的姿態(tài)角。姿態(tài)解算方法采用四元數(shù)姿態(tài)解算,其中偏航角加入了磁力計(jì)修正。在此基礎(chǔ)上,還對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行相關(guān)模型建立,研究了固定翼無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)無(wú)人機(jī)數(shù)學(xué)模型線性化,并采用PSO算法對(duì)PID控制器參數(shù)尋優(yōu),對(duì)無(wú)人機(jī)俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角控制律進(jìn)行設(shè)計(jì),完成了對(duì)飛控半物理仿真控制仿真驗(yàn)證。其次,針對(duì)下位機(jī)主要設(shè)計(jì)了基于STM32的姿態(tài)檢測(cè)模塊的硬件電路、WIFI數(shù)據(jù)通信電路和下位機(jī)系統(tǒng)所需的必要電源硬件電路以及三軸轉(zhuǎn)臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器硬件電路,完成了下位機(jī)和上位機(jī)所需的硬件電路設(shè)計(jì)。最后,對(duì)下位機(jī)軟件部分和上位機(jī)進(jìn)行了研究設(shè)計(jì),完成六... 

【文章來(lái)源】：南昌航空大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半物理仿真系統(tǒng)基本組成框圖

南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1 章 緒論軍事打擊以及進(jìn)行戰(zhàn)地偵察任務(wù)。另外，無(wú)人機(jī)在民用方面具有高效、便捷等特點(diǎn)，因此世界各國(guó)在無(wú)人機(jī)在民用相關(guān)領(lǐng)域也逐漸開(kāi)放。無(wú)人機(jī)在公安以及安防等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在公安領(lǐng)域、險(xiǎn)情排查、應(yīng)急救援、智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧物流等方面具有廣闊的應(yīng)用前景[2]。 目前由于技術(shù)和政策等因素的影響，無(wú)人機(jī)在眾多領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用還處于初級(jí)階段，未來(lái)無(wú)人機(jī)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用短板將隨著科技力量的提升逐漸趨向完善，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用地位也將得到大幅度提升。下圖 1-2 為國(guó)外兩個(gè)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品。

第 2 章 半物理仿真姿態(tài)解算與模型建立.1 半物理仿真原理簡(jiǎn)介無(wú)人機(jī)飛控半物理仿真是無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)地面仿真的關(guān)鍵組成部分，在人機(jī)飛行控制律設(shè)計(jì)過(guò)程中有不可代替的作用。與傳統(tǒng)意義上的仿真相比，半理仿真將數(shù)學(xué)模型和物理模型相結(jié)合，可以通過(guò)獲取真實(shí)的傳感器采集到的數(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)源的真實(shí)性和可靠性，具有良好的交互性。飛行仿真系統(tǒng)可分為全數(shù)字仿真和半物理仿真。全數(shù)字飛行仿真系統(tǒng)由兩臺(tái)互相通信的 PC 機(jī)構(gòu)成，分別為飛行仿真系統(tǒng)計(jì)算和三維視景運(yùn)行計(jì)算機(jī)，其全數(shù)字飛行仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，飛行真系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的主要職責(zé)是完成飛行動(dòng)力學(xué)仿真、導(dǎo)航仿真、飛行控制仿真，而將飛行參數(shù)傳遞至視景驅(qū)動(dòng)模塊，進(jìn)而運(yùn)用三維視景計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行可視化。

【參考文獻(xiàn)】：
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