全数字飞行仿真平台的设计与实现

为便于对飞行器建模和控制等理论技术进行演示和验证,采用软件工程的概念设计并实现了一种通用的研究型可视化飞行仿真平台.首先,基于面向对象的思想设计了仿真平台的总体结构和各个主要功能模块,建立了飞行器运动/动力和飞行控制模块的数学模型,并为其设计了模式化的接口,使平台可适用于多飞行器多控制策略下的飞行仿真.为获得较高的仿真...     

基于高层体系结构的探空火箭可视化仿真和协同设计系统框架设计

 探空火箭是临近空间实地探测的唯一探测工具和各学科空间科学实验的良好载体。利用探空火箭,可以进行中高层大气立体剖面探测、微重力科学实验、空间生物技术实验、星载有效载荷先期原理性飞行验证实验等,具有其他飞行器不可替代的优势和作用。发展探空火箭技术、构建探空火箭仿真系统将有力地推动探空火箭综合实验平台建设,促进中国空间科学发展。针对构建探空火箭可视化仿真和协同设计系统（VSCSSR）的需求,本文对探空火箭仿真的相关技术——视景仿真技术、分布式交互仿真及高层体系结构（HLA）进行了介绍,设计了系统的主要功能、软硬件结构和联邦成员的划分,给出了仿真系统的框架设计。     

四旋翼飞行器的动力学建模及PID控制

为了解决四旋翼飞行器的飞行控制问题,对四旋翼飞行器进行了动力学建模,并在动力学建模的基础上设计了PID控制器.通过Matlab/Simulink仿真和飞行试验对所设计的PID控制器的有效性进行了验证,仿真结果表明:在所设定的PID参数下,控制器可以有效地完成四旋翼飞行器的自稳定控制.飞行试验结果表明:PID控制器可以有效地校正由于杂乱气流等扰动造成飞行角偏移.该成果对四旋翼飞行器的自稳定控制具有一定的参考价值和指导意义.     

仿生蝙蝠扑翼飞行器设计及气动特性分析

研究仿生蝙蝠扑翼飞行器扑翼过程中的气动特性,分析蝙蝠扑翼飞行周期的扑动流程为展开—下扑—收缩—抬升,将飞行器翅翼主要分为驱动机构及折叠机构.运用UG软件进行三维建模后建立数学模型,并利用ADAMS软件仿真验证,分析得到扑翼飞行器运动参数.采用ADAMS-XFlow联合仿真,考察不同翼型、来流速度和扑动频率对气动特性的影响.仿真结果表明,本文设计的扑翼飞行器半椭圆翼飞行参数优于矩形翼;3 m/s的飞行速度为最佳飞行速度;扑动频率应控制在2 Hz.仿真结果能够为扑翼飞行器结构设计选型、飞行环境及飞行参数设定等提供理论参考.     

基于滑模控制的四旋翼飞行器控制算法研究

针对其在飞行中稳定性差的问题,笔者根据四旋翼飞行器的结构及其飞行原理,建立了飞行器的惯性坐标系和物体坐标系,在此基础上根据其动力学特性建立了飞行动力学模型;与此同时,笔者采用基于趋近率的滑模变结构控制方法,在满足李雅普诺夫稳定条件下进行控制器设计;最后在给定参数的基础上,利用SIMULINK对所设计控制器进行控制仿真。     

台式飞行训练模拟器的视景仿真技术

为解决台式飞行训练模拟器的视景仿真问题,以真实地形仿真为基础,通过构造飞行仿真模型,利用二维图片视景展示、三屏同步和粒子爆炸效果等多重技术进行视景仿真.实践证明,该视景仿真技术能较好地再现飞行环境,与传统视景仿真方法相比,运行效率高、实时同步性好、模拟程度高,可满足飞行模拟训练的需要.     

基于GUI的可视化光学实验的仿真

随着计算机运算性能的快速提高,以及仿真软件的功能越来越强大,光学实验仿真在优化光学系统和模拟设计的过程中迅速发展起来,仿真系统引起了人们广泛的关注.本课题利用Matlab软件对经典的光学实验进行数学建模,编程运算,然后对实验进行计算机仿真,最后创建人机交互式GUI界面.使用者只需通过改变输入参数就可以模拟不同条件下的不同光学实验的实验现象.最终成果是设计完成一个实用的光学实验仿真平台.     

基于MATLAB GUI的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计与构建

电力电子技术课程具有实用性强、理论与实践并重的特点,为解决教学中理论与实践脱节的现象,该文利用MATLAB图形用户界面GUIDE,设计了一种电力电子技术虚拟实验仿真平台。该平台包括登录界面、电路选择界面及仿真界面等,通过以上人机交互界面,实现对多种电力电子电路的仿真。实践表明,该平台可以对电路参数进行设置和修改,以图形化显示实验结果,直观反映参数改变对仿真结果的影响,且具有学生自主创建器件库的功能,可自主搭建电路并实现综合创新实验的仿真。     

高超声速飞行器上升段轨迹设计

由于高超声速飞行器自身的飞行特点,其轨迹设计一直存在很多困难.高超声速飞行器受到各种气动、结构、过载的约束,在飞行器的上升段这些约束对轨迹的影响更为明显.因此,设计高超声速飞行器上升段轨迹需重点考虑这些约束问题.基于这样的思想,通过建立飞行器的动力学模型及最优控制模型,并进行了合理的模型转换,通过仿真计算得出了高超声速飞行器上升段的轨迹.结果表明,设计方法合理可行,可为以后类似的工作提供参考和帮助.     

基于分层架构方法的飞行仿真软件设计

提出一种基于分层架构的飞行仿真软件设计方法,将飞行仿真软件的设计划分为任务层设计、决策层设计、控制层设计和执行层设计;将航迹和姿态控制、动力学方程解算、飞行决策、视景显示等开发成函数供不同的层调用.以某型号战斗机双机编队飞行为例进行了实验研究.     

微型扑翼飞行器虚拟设计与飞行仿真系统开发

介绍微型扑翼飞行器虚拟设计与仿真系统的总体结构和各功能模块的实现.根据拟合的仿生公式进行微扑翼飞行器的仿生学初步设计,进而建立了飞行器的三维结构模型,并根据飞行器的结构与扑翼运动规律进行了运动仿真.由飞行器的几种典型任务确定飞行模式,在建立飞行器动力学模型的基础上进行飞行姿态控制.采用随机分形技术生成具有真实感的地形,由此讨论了飞行器虚拟飞行过程中的静态与动态模拟方法.     

基于OpenGL的关节型机器人实时控制与仿真系统的研究

 以在Visual C++环境下利用OpenGL开发的机械手实时控制三维可视化仿真平台为实例,详细介绍了建立机械手三维模型的数学模型和实现的算法,该平台的软件设计使用了模拟人手的人机交互界面,而且在软件功能上实现了其他类似平台所没有的实时抓取物体的功能,具有较好的可扩展性和交互性.     

转子系统动力学仿真平台设计与实验验证

转子系统动力学仿真中模型建立、支承设置、网格划分、约束设置等操作导致计算分析效率低，且操作繁琐易导致设置遗漏或误触.针对此问题，提出一种转子系统动力学仿真平台，实现了转子系统参数化建模与自动化仿真，提升了转子系统的仿真效率.首先，采用ACT(application customization toolkit),Python和XML联合设计的方法，对参数化建模模块和动力学仿真模块进行界面、功能、数据传递的设计.然后，在仿真实例中详细展示了此平台的工作流程、具体功能和仿真结果.最后，通过现有转子实验台对仿真平台进行实验验证，结果表明，仿真和实验的误差较小，证明了仿真平台的可行性和有效性.     

滑翔高速飞行器自适应滑模控制器设计

滑翔高速飞行器飞行速率高、飞行环境特殊,具有强耦合、强非线性和强时变的特点. 针对这些特点带来的控制问题,首先对滑翔高速飞行器模型进行了线性化处理;其次利用滑模变结构控制理论设计了滑模控制器;最后将滑模控制器与在线参数估计器组合,设计了滑翔高速飞行器自适应滑模控制器. 仿真结果表明,设计的自适应滑模控制器能够满足滑翔高速飞行器的动态性能指标要求,具有较强的可靠性、适应性和鲁棒性.     

基于SDRE方法高超声速飞行器控制系统设计

高超声速飞行器拥有复杂且易变的气动特性,为确保高超声速飞行器在复杂的飞行条件下,拥有稳定的飞行特性、良好的控制性能。针对高超声速飞行器非线性模型,采用状态相关的Riccati方程(State-Dependent Riccati Equation,SDRE)方法设计高超声速飞行器控制系统,利用改进的Newton法对控制器进行求解,同时在高超声速条件下进行仿真,验证了SDRE方法在高超声速飞行器控制系统中的可实现性及优越性。     

一种折叠翼飞行器动态仿真分析与实验设计

 探讨折叠翼飞行器在飞行过程中的特性,设计一种全尺寸折叠翼飞行器.利用Abaqus软件对该飞行器不同折叠角度状态的模态和动态响应进行分析,结果表明,折叠翼的折叠角度小于90°时,其第3、第4阶模态表现为弯扭组合变形,容易在亚声速条件下发生颤振现象.利用实验方法,设计、制作了试验机并进行试飞,结果发现该试验机后掠角较大,机翼展开后飞行器焦点也相应前移,因此该飞行器在机翼折叠状态下飞行更稳定.     

扑翼飞行器的运动学仿真及气动力分析

在研制的仿生扑翼飞行器的基础上,建立了该飞行器的数学模型,并用MATLAB对简化了的机构进行了运动仿真,模拟出翅翼一个周期内的运动轨迹,同时也计算出了翅翼角速度的变化情况;编写了用条带理论计算升力的MATLAB程序,得出了一个周期内翅翼产生的气动力,同时计算出翅翼在一周期所产生的有效升力,通过选择合适的机构参数使产生的有效升力最大,为结构参数的设计提供指导;该方法可用于仿生扑翼飞行器的设计和分析,验证所设计的飞行器能否实现腾空飞行。     

Visual C 在飞行仪表仿真中的应用

飞行仪表仿真在飞行仿真系统中占有重要的地位,其实时仿真的效果对整个飞行仿真系统具有很大的影响。采用面向对象的程序设计方法,运用VisualC 系统平台,不仅可以达到逼真的仪表仿真效果,而且可以很好地满足了飞行仿真的实时性要求,具有良好的继承性、通用性和较好的开发应用前景。     

基于STK的卫星飞行轨迹仿真技术

通过仿真方法研究飞行器导航算法具有成本低、周期短等优点,但是仿真数据难以获得.介绍了利用STK软件生成卫星飞行轨迹的方法.通过输入期望的卫星轨道根数,可以方便地产生卫星飞行过程中的位置、速度、角速度和姿态等信息.这些数据的获得,为卫星导航、制导与控制的研究提供了有利条件.     

导弹多目标追踪攻击的视景仿真

利用Creator和Vega软件来完成实体模型的建立和虚拟场景的渲染。利用航迹规划、碰撞检测和目标信息反馈技术,实现导弹对多目标智能选择攻击。利用多通道、多视角技术和文字显示技术让操作人员可以多角度、全方位地观察导弹的飞行姿态、飞行轨迹,并得到多项导弹飞行参数。结果表明,该仿真人机交互功能和导弹飞行参数实时显示功能正常,导弹可以准确击中多个运动目标。所做研究对其他武器攻击的可视化仿真提供有效参考,并对导弹精确制导设计也具有一定的参考价值。