全数字飞行仿真平台的设计与实现

基于AeroSim的先进无人机仿真平台的设计与实现徐扬;王道波;陈淼;柏婷婷【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(20)2【摘要】In the fields of UAV flight simulation, the model has strong appropriability and poor reusability. A UAV flight simulation platform based on AeroSim blockset is introduced. This software is developed by using the MATLAB/Simulink. Having taken main factors of flight performance into account, the whole nonlinear equations of UAV is established. Modularized method is applied in the development of subsystems. And relations and functions are described. In order to validate the control law, a nonlinear dynamic inversion controller is designed. Simulation results show that the platform is intuitive, the designed controller can guarantee stable UAV attitude, and accurately track the scheduled route, with good simulation results.%在无人机飞行仿真研究方面,存在所建立的模型具有专用性强及可重用性差等问题,文中介绍了一种基于AeroSim模块集所开发的无人机全数字仿真平台,使用了MATLAB/Simulink作为仿真软件的开发环境；在综合考虑了各类影响飞行性能的因素后,根据飞行器建模的通用方法,构建了无人机的全量非线性方程；以模块化的思想进行了仿真子系统的建立,描述了各模块间的关联及功能；在控制律的验证方面,设计了一种非线性动态逆控制器;仿真结果表明,该平台直观性强,所设计的控制器能够保证无人机姿态稳定,并准确地跟踪预定航线,具有较好的模拟效果.【总页数】4页(P421-423,434)【作者】徐扬;王道波;陈淼;柏婷婷【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,江苏南京 210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京 210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京 210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TP273.5【相关文献】1.无人机数字仿真平台的设计与实现 [J], 高艳辉;肖前贵;徐义华;胡寿松2.基于快速原型的无人机飞控仿真平台设计与实现 [J], 王翌丞;车建国;胡延霖;钟乐3.无人机飞控系统半实物仿真测试平台的设计与实现 [J], 陆文骏4.无人机跟踪系统仿真平台的设计与实现 [J], 林传健;章卫国;史静平;吕永玺5.多施翼无人机遥操机械臂多功能仿真实验平台的设计与实现 [J], 马仲航;张执南因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于Matlab/Simulink的飞行器全数字仿真平台的设计摘要：针对飞行仿真的研究通常会忽略仿真模型或平台的通用性、可重性及互操作性等问题，采用对所设计仿真平台的功能进行详细划分和描述，构建总体仿真系统框架的措施来解决这些问题。

首先，在matlab环境下建立飞行器全数字仿真平台，利用该平台可以进行动力学分析、飞行控制系统设计及航迹规划等不同任务。

其次，利用matlab 提供的gui 接口实现人机交互界面的设计的设计。

所设计平台模块的划分相对独立，人机交互界面可修改飞行器的相关信息，具有较强的通用性。

关键词：matlab/simulink gui 飞行控制数字仿真仿真平台中图分类号：v274 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2013）02（c）-00-01飞行器可以被应用于运输、救生、对地观测、空中预警以及通讯中继，因此其在军事和民事领域中都有很大的应用前景。

因此对飞行器进行仿真分析很有必要，同时仿真也是对飞行器的动力学特性分析、控制律设计等工作的重要手段。

matlab作为一种面向科学计算、可视化以及交互式程序设计软件。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真集于一身，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。

simulink是matlab提供的仿真工具，可以方便地进行动态系统建模、仿真、分析等。

该文基于matlab gui建立飞行器的全数字仿真平台。

利用该平台可以快速地进行用飞行器的全数字仿真，根据参数设置的不同进行航迹规划、实时状态参数显示和仿真结果显示等仿真工作。

1 仿真系统框架设计仿真系统可分为导航和控制模块、执行模块、飞行器动力学模块和人机交互界面模块。

其中导航控制模块又分为航迹规划模块、接受指令模块、飞行管理系统、导航系统及控制系统五个子模块，导航子模块把飞行器的状态信息传给飞行管理系统，飞行管理系统根据航迹规划的要求处理后给出模态控制信号从而控制着飞行器的飞行，执行模块由舵机模型组成。

《基于Unity的应急救援飞行器仿真系统设计与实现》一、引言随着科技的不断发展，应急救援工作逐渐依赖于先进的技术手段。

为了更好地模拟和优化应急救援飞行器的使用过程，本文提出了一种基于Unity的应急救援飞行器仿真系统设计与实现。

该系统旨在通过Unity引擎的强大功能，为救援人员提供逼真的飞行器操作环境，以便进行模拟训练和任务规划。

二、系统需求分析1. 功能性需求：系统需要实现飞行器的模型构建、场景模拟、物理引擎交互、用户界面设计等功能。

2. 性能需求：系统应具备高仿真度、高效率、低延迟等特点，以满足实时模拟和训练的需求。

3. 可靠性需求：系统应具备稳定性和可维护性，以确保在紧急情况下能够正常运行。

三、系统设计1. 整体架构设计：系统采用模块化设计，包括飞行器模型模块、场景模拟模块、物理引擎交互模块、用户界面模块等。

2. 飞行器模型设计：根据实际需求，设计并构建飞行器的三维模型，包括机体结构、动力系统、控制系统等。

3. 场景模拟设计：利用Unity引擎的强大功能，设计多种应急救援场景，如地震、火灾、洪水等。

4. 物理引擎交互设计：通过Unity的物理引擎，实现飞行器与场景中物体的真实交互，如碰撞检测、力学模拟等。

5. 用户界面设计：设计直观、易用的用户界面，以便用户进行操作和交互。

四、系统实现1. 飞行器模型实现：使用Unity的建模工具，根据设计要求构建飞行器模型，并导入Unity引擎中。

2. 场景模拟实现：利用Unity的场景编辑器，设计多种应急救援场景，并添加相应的地形、建筑、植被等元素。

3. 物理引擎交互实现：通过Unity的物理引擎，实现飞行器与场景中物体的真实交互。

具体包括碰撞检测算法的设计与实现、力学模拟算法的设计与实现等。

4. 用户界面实现：设计直观、易用的用户界面，包括菜单、按钮、仪表盘等元素。

通过Unity的UI系统，将界面元素与系统功能相连接。

五、系统测试与优化1. 功能测试：对系统进行全面的功能测试，确保各模块功能正常、稳定运行。