本文關(guān)鍵詞：基于FlightGear無人直升機硬件回路仿真系統(tǒng)的設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無人直升機是通過遠程遙控地面站或機載計算機控制，能夠進行垂直起降的無人飛行器，，在工業(yè)、國防和科研等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。無人直升機是一個非常復雜的非線性控制系統(tǒng)，而且是一個具有多變量、強耦合、時變性的非自衡系統(tǒng)。飛控系統(tǒng)對穩(wěn)定性、機動性和實時性要求很高，其控制器設(shè)計與實現(xiàn)極具挑戰(zhàn)性。為了對控制算法進行有效驗證，同時控制研究成本，開發(fā)一套用于模擬無人直升機真實飛行情況，實現(xiàn)控制器參數(shù)調(diào)整、飛行路徑規(guī)劃、飛行曲線優(yōu)化等功能仿真系統(tǒng)極具實用意義。本文主要設(shè)計一套基于FlightGear仿真軟件的無人直升機硬件回路仿真系統(tǒng)，在仿真系統(tǒng)中實現(xiàn)對飛控系統(tǒng)有效控制。 首先，通過介紹無人直升機仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)、硬件回路仿真的目的與實驗點、仿真范圍與性能要求以及預期的成果，從而實現(xiàn)硬件回路仿真系統(tǒng)方案的設(shè)計。 接著，進行無人直升機數(shù)學模型分析和飛控系統(tǒng)與地面站設(shè)計。通過在FlightGear和MATLAB上搭建仿真模型對系統(tǒng)進行分析，通過構(gòu)建無人直升機三維模型及飛行環(huán)境模型，從而完成無人直升機飛控系統(tǒng)和地面站的軟硬件設(shè)計及系統(tǒng)實現(xiàn)。 最后，通過設(shè)計硬件回路通訊模塊實現(xiàn)MATLAB、FlightGear、遙控器、飛控計算機和地面站各個模塊之間的相互通訊完成整個仿真系統(tǒng)的搭建。并通過運行仿真軟件系統(tǒng)，對實驗結(jié)果進行分析從而驗證該系統(tǒng)的實用性。
【關(guān)鍵詞】：無人直升機 FlightGear 硬件回路 仿真系統(tǒng)
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：V275.1;V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題的研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外無人直升機研究現(xiàn)狀與技術(shù)難點12-15
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 無人直升機的技術(shù)難點14-15
• 1.3 硬件回路仿真研究和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 硬件回路仿真研究15-16
• 1.3.2 國內(nèi)外硬件回路仿真發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 硬件回路仿真需求分析與方案設(shè)計18-32
• 2.1 硬件回路仿真的需求分析18-25
• 2.1.1 硬件回路仿真目的與實驗點21-23
• 2.1.2 硬件回路仿真范圍與性能要求23-24
• 2.1.3 硬件回路仿真的預期成果24-25
• 2.2 硬件回路仿真系統(tǒng)方案設(shè)計25-31
• 2.2.1 硬件回路仿真系統(tǒng)的構(gòu)建25-26
• 2.2.2 硬件回路仿真系統(tǒng)方案設(shè)計26-28
• 2.2.4 硬件回路各模塊設(shè)計28-31
• 2.3 預期的設(shè)計問題31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 無人直升機仿真模型構(gòu)建與設(shè)計32-43
• 3.1 無人直升機數(shù)學模型32-33
• 3.1.1 無人直升機機體運動的牛頓—歐拉方程32
• 3.1.2 無人直升機非線性數(shù)學模型32-33
• 3.1.3 線性化后的狀態(tài)空間模型33
• 3.2 無人直升機動力學仿真模型構(gòu)建33-40
• 3.2.1 基于 JSBSim\YASim 動力學模型構(gòu)建34-38
• 3.2.3 基于 MATLAB 動力學模型構(gòu)建38-40
• 3.3 無人機、地形等三維模型的建立40-41
• 3.3.1 無人直升機三維模型的建立40-41
• 3.3.2 飛行環(huán)境地形模型的建立41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 無人直升機飛控系統(tǒng)與地面站設(shè)計43-63
• 4.1 飛控系統(tǒng)硬件設(shè)計43-45
• 4.1.1 主控計算機43-44
• 4.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)44
• 4.1.3 數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)44
• 4.1.4 伺服驅(qū)動系統(tǒng)44-45
• 4.2 飛控系統(tǒng)軟件設(shè)計45-46
• 4.2.1 軟件總體架構(gòu)45
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊45
• 4.2.3 數(shù)據(jù)通信模塊45-46
• 4.2.4 反饋控制模塊46
• 4.3 地面站軟件設(shè)計46-52
• 4.3.1 地面站軟件需求分析46-50
• 4.3.2 地面站總體設(shè)計50-51
• 4.3.3 地面站各模塊設(shè)計51-52
• 4.4 地面站軟件開發(fā)實現(xiàn)52-62
• 4.4.1 開發(fā)環(huán)境的搭建52-55
• 4.4.2 數(shù)據(jù)分析與展現(xiàn)模塊55-61
• 4.4.3 控制命令輸入與上傳61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 硬件回路通訊與數(shù)據(jù)分析設(shè)計63-73
• 5.1 硬件回路通訊模塊設(shè)計63-68
• 5.1.1 MATLAB 與 FlightGear 通訊設(shè)計63-64
• 5.1.2 MATLAB 與遙控器通訊設(shè)計64-65
• 5.1.3 FlightGear 與飛控計算機通訊設(shè)計65-68
• 5.1.4 FlightGear 與地面站通訊設(shè)計68
• 5.2 飛行數(shù)據(jù)存儲與回放68-69
• 5.2.1 基于 MATLAB 數(shù)據(jù)存儲與回放68
• 5.2.2 基于 FlightGear 數(shù)據(jù)存儲與回放68-69
• 5.2.3 基于地面站的數(shù)據(jù)存儲與回放69
• 5.3 基于 MATLAB 飛行數(shù)據(jù)分析69-72
• 5.3.1 飛行姿態(tài)跟蹤的分析69-71
• 5.3.2 飛行位置跟蹤的分析71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 仿真系統(tǒng)測試實驗73-76
• 6.1 測試實驗73-74
• 6.1.1 仿真硬件系統(tǒng)連接73-74
• 6.1.2 仿真軟件系統(tǒng)運行74
• 6.2 基于仿真系統(tǒng)的控制器設(shè)計74-75
• 6.3 本章小結(jié)75-76
• 總結(jié)與展望76-77
• 參考文獻77-79
• 致謝79-80
• 附件80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫傳偉,黃一敏,高正;直升機飛行品質(zhì)評估數(shù)學模型研究[J];飛行力學;2001年01期

2 彭延輝,徐國華;無人駕駛直升機的技術(shù)發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)[J];飛行力學;2004年01期

3 吳蕾,王壬林;一類無人直升機的導航與控制[J];飛機設(shè)計;2004年01期

4 王立波;張復春;高文琦;易龍龍;;基于FlightGear飛行仿真軟件數(shù)據(jù)的采集與處理[J];電子設(shè)計工程;2011年24期

5 高憲軍,翟林培;GPS/INS組合導航系統(tǒng)的研究[J];光學精密工程;2004年02期

6 曾洪江,胡繼忠;一種新的自由渦尾跡計算方法[J];航空學報;2004年06期

7 羅沛;裴海龍;;基于AVR單片機的空中機器人伺服系統(tǒng)[J];計算機工程與應(yīng)用;2006年22期

8 于志;趙佳;申功璋;;直升機飛行動力學建模及可視化研究[J];計算機仿真;2006年12期

9 顧安平;徐錦法;;低成本的UTRV三維可視化仿真測試系統(tǒng)設(shè)計[J];計算機仿真;2009年03期

10 曾麗蘭;王道波;郭才根;黃向華;;無人駕駛直升機飛行控制技術(shù)綜述[J];控制與決策;2006年04期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 劉鵬;基于FlightGear的無人直升機飛行仿真技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2011年

2 周樹勛;小型無人直升機機載飛行控制系統(tǒng)研究與設(shè)計[D];上海交通大學;2012年

3 蔚海軍;基于FlightGear的直升機飛行模擬系統(tǒng)研究[D];大連理工大學;2008年

  本文關(guān)鍵詞：基于FlightGear無人直升機硬件回路仿真系統(tǒng)的設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：321893