[发明专利]飞行控制系统的快速原型设计与半物理仿真方法及系统

摘要

本发明涉及一种飞行控制系统的快速原型设计与半物理仿真方法及系统，属于飞行控制领域。其包括：飞行动力学模型运行模块、三轴转台、姿态传感器、压力变换装置、压力传感器、仿真计算机、升降舵机、副翼舵机、方向舵机和配平舵机。本发明通过设计和建立飞行控制系统的原型以及半物理仿真系统，使得能进行基于模型的飞行控制系统设计、数学仿真和原型系统实现，并通过半物理仿真实时完成对飞行控制系统的性能测试和软件验证，实现飞行控制系统设计、数学仿真和原型系统以及半物理仿真的一体化。

主权项

一种飞行控制系统的快速原型设计与半物理仿真方法，其特征在于：其具体实施步骤为：步骤1：将姿态传感器安装在三轴转台上；将压力传感器安装在压力变换装置的内部；在仿真计算机上安装技术计算语言软件Matlab、仿真和基于模型的设计软件Simulink和实时仿真测试环境Simulation Workbench；步骤2：在仿真计算机上运行Matlab和Simulink软件，按设计要求得到飞机控制系统控制律；步骤3：在仿真计算机上运行Simulation Workbench软件，加载步骤2得到的飞机控制系统控制律，并设置仿真实验的时间T和步长t；步骤4：确定飞行动力学方程，并设置初始值；根据飞行动力学方程及初始值，产生飞机姿态角数据、飞机高度、飞机速度和飞机垂直速度，并把飞机姿态角数据发送给三轴转台，把飞机高度、飞机速度和飞机垂直速度传递给压力变换装置；步骤5：姿态传感器感知三轴转台运动的姿态角，并将结果发送至仿真计算机；步骤6：压力变换装置对飞机高度、飞机速度和飞机垂直速度数据进行处理，计算得到飞机所处环境的大气压力，并控制压力变换装置内部的气体压力与所述飞机所处环境的大气压力相等；步骤7：压力传感器感知压力变换装置内部的气体压力，并将结果发送至仿真计算机；步骤8：使用仿真计算机上运行的Simulation Workbench软件，对姿态传感器发送来的姿态角数据和压力传感器发送来的气体压力数据按控制律进行处理，得到升降舵偏角、副翼偏角、方向舵偏角和配平调整片偏角指令数据，并将升降舵偏角信号发送至俯仰舵机，将副翼偏角信号发送至滚转舵机，将方向舵偏角信号发送至航向舵机，将配平调整片偏角信号发送至配平舵机；步骤9：俯仰舵机将升降舵偏角转换为升降频率信号；滚转舵机将副翼偏角转换为副翼频率信号；航向舵机是将方向舵偏角转换为方向频率信号；配平舵机将配平调整片偏角转换为配平频率信号；步骤10：使用步骤3确定的飞行动力学方程，以及步骤9得到的升降频率信号、副翼频率信号、方向频率信号和配平频率信号，产生飞机姿态角数据、飞机高度、飞机速度和飞机垂直速度，并把飞机姿态角数据发送给三轴转台，把飞机高度、飞机速度和飞机垂直速度传递给压力变换装置；然后反复执行步骤5至步骤10的操作，直到仿真实验时间长度达到T，停止操作。