發(fā)布時(shí)間：2017-05-15 09:27

  本文關(guān)鍵詞：基于FlightGear的無(wú)人直升機(jī)飛行仿真技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當(dāng)前,無(wú)人直升機(jī)技術(shù)日益成為研究熱點(diǎn),其中飛行仿真是飛行控制系統(tǒng)研制的一個(gè)重要的驗(yàn)證環(huán)節(jié),在無(wú)人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中有著重要的應(yīng)用需求。本課題以小型樣例無(wú)人直升機(jī)為研究背景,旨在開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)潔、有效的無(wú)人直升機(jī)飛行仿真系統(tǒng),提高無(wú)人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)的效率。論文以FlightGear飛行模擬器開(kāi)源軟件為設(shè)計(jì)基礎(chǔ),研究了適于實(shí)時(shí)仿真的直升機(jī)建模方法,并采用XML文件技術(shù)配置直升機(jī)參數(shù)和HUD平顯系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了FlightGear與仿真設(shè)備、飛行控制計(jì)算機(jī)的UDP網(wǎng)絡(luò)通信、串行通信,構(gòu)建了滿足實(shí)際工程需求的無(wú)人直升機(jī)飛行仿真系統(tǒng)。 論文首先分析了無(wú)人直升機(jī)及飛行仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和研究?jī)?nèi)容,介紹了國(guó)內(nèi)外利用FlightGear飛行模擬器進(jìn)行仿真研究的發(fā)展歷程。其次,通過(guò)借鑒FlightGear飛行模擬器的直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型,以多體動(dòng)力學(xué)建模方法為指導(dǎo),研究形成了無(wú)人直升機(jī)旋翼?yè)]舞運(yùn)動(dòng)和旋翼氣動(dòng)力/力矩的簡(jiǎn)化計(jì)算方法以及旋翼下洗流場(chǎng)的誘導(dǎo)速度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。在模型實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,采用精確計(jì)算揮舞角、簡(jiǎn)化計(jì)算槳葉微元?dú)鈩?dòng)力/力矩、正態(tài)分布近似描述旋翼下洗流場(chǎng)等特殊處理技術(shù),迭代求和得到了旋翼的氣動(dòng)力/力矩,構(gòu)建了無(wú)人直升機(jī)的一種簡(jiǎn)化模型。而后,采用XML技術(shù)規(guī)范了FlightGear下文件的解析流程,對(duì)仿真系統(tǒng)中的直升機(jī)參數(shù)和HUD平顯系統(tǒng)等進(jìn)行了配置,實(shí)現(xiàn)了FlightGear與飛行控制計(jì)算機(jī)、仿真設(shè)備的串行通信和UDP網(wǎng)絡(luò)通信。最后,通過(guò)FlightGear程序的編譯完成了系統(tǒng)的集成,完成了無(wú)人直升機(jī)飛行數(shù)據(jù)可視化回放、“等效飛控”數(shù)字仿真、半物理實(shí)時(shí)仿真等三種不同的FlightGear系統(tǒng)應(yīng)用,并通過(guò)半物理實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)進(jìn)行了樣例無(wú)人直升機(jī)的多模態(tài)預(yù)設(shè)航線飛行仿真。 根據(jù)本課題相關(guān)技術(shù)的研究結(jié)果以及飛行仿真試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了所實(shí)現(xiàn)的無(wú)人直升機(jī)簡(jiǎn)化模型正確、有效,該飛行仿真系統(tǒng)可以用于驗(yàn)證無(wú)人直升機(jī)飛控軟件、控制律的結(jié)構(gòu)和邏輯合理性與控制策略的正確性,能夠?yàn)闊o(wú)人直升機(jī)飛控系統(tǒng)研制提供飛行驗(yàn)證環(huán)境。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人直升機(jī) FlightGear飛行模擬器 XML 仿真系統(tǒng) 非線性模型
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 圖清單9-12
• 表清單12-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 無(wú)人直升機(jī)飛行仿真技術(shù)15-18
• 1.2.1 系統(tǒng)仿真技術(shù)15
• 1.2.2 飛行仿真系統(tǒng)構(gòu)成15-17
• 1.2.3 無(wú)人直升機(jī)飛行仿真的研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.3 研究背景18-23
• 1.3.1 研究目的18
• 1.3.2 基于 FlightGear 的飛行仿真現(xiàn)狀18-21
• 1.3.3 本實(shí)驗(yàn)室研究情況21-23
• 1.4 本文的研究工作概要23-24
• 第二章 基于FlightGear 的飛行仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案24-31
• 2.1 引言24
• 2.2 飛行仿真系統(tǒng)需求分析24-25
• 2.3 飛行仿真系統(tǒng)方案25-29
• 2.3.1 可選配的視景接口26-27
• 2.3.2 等效飛控?cái)?shù)字仿真27-28
• 2.3.3 半物理實(shí)時(shí)仿真28-29
• 2.4 飛行仿真系統(tǒng)驗(yàn)證方案29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 無(wú)人直升機(jī)簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)建模方法31-55
• 3.1 引言31
• 3.2 主要坐標(biāo)系31-32
• 3.2.1 地面坐標(biāo)系31-32
• 3.2.2 機(jī)體坐標(biāo)系32
• 3.2.3 槳軸坐標(biāo)系32
• 3.3 直升機(jī)多體動(dòng)力學(xué)建模32-35
• 3.3.1 直升機(jī)建模技術(shù)的研究現(xiàn)狀32-34
• 3.3.2 多體動(dòng)力學(xué)建模的流程34
• 3.3.3 多體動(dòng)力學(xué)建模方案34-35
• 3.4 旋翼系統(tǒng)簡(jiǎn)化建模35-51
• 3.4.1 旋翼?yè)]舞運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化計(jì)算36-41
• 3.4.2 旋翼下洗流場(chǎng)的簡(jiǎn)化計(jì)算41-51
• 3.5 其它部件建模51-53
• 3.6 實(shí)時(shí)仿真算法及計(jì)算流程53-54
• 3.6.1 四階龍格-庫(kù)塔法53-54
• 3.6.2 具體計(jì)算流程54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第四章 基于XML 的系統(tǒng)配置技術(shù)55-70
• 4.1 引言55
• 4.2 基于XML 的配置文件55-57
• 4.2.1 XML 語(yǔ)言簡(jiǎn)介55-56
• 4.2.2 XML 標(biāo)準(zhǔn)配置文件56-57
• 4.3 XML 配置文件的解析57-58
• 4.4 XML 的改進(jìn)58-61
• 4.4.1 存在的不足與完善需求58-59
• 4.4.2 miniXML 結(jié)構(gòu)及解析流程59-61
• 4.5 系統(tǒng)配置61-69
• 4.5.1 平顯配置61-66
• 4.5.2 直升機(jī)參數(shù)配置66-69
• 4.6 本章小結(jié)69-70
• 第五章 基于FlightGear 的通信接口70-79
• 5.1 引言70
• 5.2 輸入輸出模塊70-71
• 5.3 通信方式選擇71-72
• 5.4 串行通信的實(shí)現(xiàn)72-75
• 5.4.1 通信協(xié)議的設(shè)計(jì)72-74
• 5.4.2 軟件實(shí)現(xiàn)流程74-75
• 5.5 網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)75-77
• 5.5.1 UDP 軟件實(shí)現(xiàn)流程75-77
• 5.5.2 FlightGear 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置77
• 5.6 本章小結(jié)77-79
• 第六章 基于FlightGear 的飛行仿真系統(tǒng)集成與應(yīng)用79-95
• 6.1 引言79
• 6.2 系統(tǒng)集成79-82
• 6.2.1 FlightGear 的編譯79-81
• 6.2.2 集成仿真環(huán)境81-82
• 6.3 系統(tǒng)應(yīng)用82-86
• 6.3.1 飛行數(shù)據(jù)可視化回放82-84
• 6.3.2 等效飛控?cái)?shù)字仿真84-85
• 6.3.3 典型配置的半物理仿真85-86
• 6.4 飛行仿真試驗(yàn)86-94
• 6.4.1 系統(tǒng)準(zhǔn)備86-87
• 6.4.2 仿真驗(yàn)證87-94
• 6.5 本章小結(jié)94-95
• 第七章 總結(jié)與展望95-97
• 7.1 本文的主要工作95
• 7.2 后續(xù)工作展望95-97
• 參考文獻(xiàn)97-100
• 致謝100-101
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文101

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 唐勇;胡明華;吳宏剛;黃忠濤;徐自勵(lì);何東林;;基于FlightGear的A-SMGCS場(chǎng)面活動(dòng)三維仿真[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2012年11期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 雷立動(dòng);小型無(wú)人直升機(jī)數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)研究[D];華南理工大學(xué);2012年

2 趙躍;無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)綜合管理與分析系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

3 薛鵬;無(wú)人直升機(jī)自動(dòng)起飛與自動(dòng)著陸控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

4 徐志鑫;無(wú)人直升機(jī)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于FlightGear的無(wú)人直升機(jī)飛行仿真技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：367413