【摘要】：隨著無人機技術的發(fā)展,一個無人機研發(fā)團隊涉及到的專業(yè)越來越多,要完成無人機整體系統(tǒng)的仿真驗證,需要各個學科之間完成各自負責的子系統(tǒng)模型的交互仿真,無人機飛控系統(tǒng)仿真也是如此。為了能夠滿足無人機飛控系統(tǒng)研發(fā)過程中需要完成大量多個專業(yè)工具生成的多源模型的聯(lián)合仿真,在FMI標準的基礎上,開展了無人機飛控系統(tǒng)多源仿真的相關技術研究。主要有多源模型輸入數(shù)據(jù)外推算法,多源模型仿真誤差估計和誤差控制算法,以及多源模型仿真調(diào)度方法,并在此基礎上開發(fā)了無人機飛控系統(tǒng)多源仿真平臺和飛控系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)分析軟件。在分析無人機飛控仿真基本理論的基礎上,進一步分析了無人機飛控系統(tǒng)多源仿真的技術要求。從基于已有仿真模型接口開發(fā)多源仿真接口,利用HLA標準和利用FMI標準三種技術方向上確定了采用FMI標準的多源仿真方案。分析了多源模型仿真數(shù)據(jù)同步特點和多源模型并行化仿真的特點,在最小均方誤差多項式外推方法的基礎上提出了基于數(shù)據(jù)變化的多源仿真數(shù)據(jù)外推算法,使得分離模型完成并發(fā)運行具有可行性。但這種方式并不能保證并行化仿真的誤差會被限制在某個范圍內(nèi)。為了保證仿真精度和仿真效率,在分析多源模型仿真結構的基礎上,分析了多源模型由于數(shù)據(jù)外推造成系統(tǒng)全局誤差的有界性。在理查遜外推法的基礎上改進了多源模型并行仿真的誤差估計方法,使得誤差估計更加準確。并在更加準確的誤差估計基礎上,通過控制多源子系統(tǒng)模型之間的數(shù)據(jù)交互時間間隔,完成對誤差范圍的控制,達到仿真誤差限定的效果。在并行仿真的基礎上,研究了整個無人機飛控系統(tǒng)的仿真調(diào)度方法,將系統(tǒng)仿真調(diào)度分為了三級調(diào)度方式,分別是系統(tǒng)級別的并行化仿真方法,局部的串行化調(diào)度方法和單個模型的狀態(tài)轉移方法。最后,在分析了無人機飛控系統(tǒng)多源仿真需求的基礎上,設計和開發(fā)了無人機飛控系統(tǒng)多源仿真平臺和飛控仿真數(shù)據(jù)分析軟件。支持蒙特卡羅隨機參數(shù)化的仿真,和大量的仿真數(shù)據(jù)分析。最終為無人機飛控仿真提供了相對完整的解決方案。
[Abstract]:With the development of UAV technology, a UAV research and development team involves more and more specialties. In order to complete the simulation and verification of UAV overall system, it is necessary to complete the interactive simulation of their own responsible subsystem models among various disciplines, and the same is true of UAV flight control system simulation. In order to meet the need to complete the joint simulation of multi-source models generated by a large number of professional tools in the research and development of UAV flight control system, the related technology of multi-source simulation of UAV flight control system is studied on the basis of FMI standard. There are mainly multi-source model input data extrapolation algorithm, multi-source model simulation error estimation and error control algorithm, and multi-source model simulation scheduling method. On this basis, the multi-source simulation platform of UAV flight control system and the simulation data analysis software of flight control system are developed. Based on the analysis of the basic theory of UAV flight control simulation, the technical requirements of multi-source simulation of UAV flight control system are further analyzed. The multi-source simulation interface based on the existing simulation model interface is developed, and the multi-source simulation scheme based on FMI standard is determined by using HLA standard and FMI standard. The synchronization characteristics of multi-source model simulation data and the characteristics of multi-source model parallelization simulation are analyzed. Based on the least mean square error polynomial extrapolation method, a multi-source simulation data extrapolation algorithm based on data change is proposed, which makes the separation model feasible to complete concurrent operation. However, this method can not guarantee that the error of parallelization simulation will be limited to a certain range. In order to ensure the simulation accuracy and efficiency, based on the analysis of the simulation structure of the multi-source model, the bounded global error of the system caused by the data extrapolation of the multi-source model is analyzed. On the basis of Richarson extrapolation method, the error estimation method of multi-source model parallel simulation is improved, which makes the error estimation more accurate. On the basis of more accurate error estimation, the error range is controlled by controlling the data interaction time interval between the multi-source subsystem models, and the simulation error limit is achieved. On the basis of parallel simulation, the simulation scheduling method of the whole UAV flight control system is studied. The system simulation scheduling is divided into three levels: system level parallelization simulation method, local serial scheduling method and single model state transition method. Finally, based on the analysis of the multi-source simulation requirements of UAV flight control system, the multi-source simulation platform and flight control simulation data analysis software of UAV flight control system are designed and developed. Support Monte Carlo stochastic parametric simulation, and a large number of simulation data analysis. Finally, it provides a relatively complete solution for UAV flight control simulation.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279;V249.1

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本文編號：2507873