半实物仿真技术飞行控制

飞行器工程系 单家元博士
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
半实物仿真概述
半实物仿真系统
半实物仿真系统的组成 半实物仿真系统中的模型 半实物仿真系统中的相似原则和相似方法
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半实物仿真系统
组成
仿真设备：如各种目标模拟器、仿真计算机、飞行 模拟转台、线加速度模器、负载力矩模拟器、卫星 导航信号模拟器等等。
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8 半实物仿真技术
半实物仿真概述 物理模拟设备与技术 仿真计算机技术
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半实物仿真概述
概念:(Hardware-in-the-loop)
硬件在回路仿真：仿真系统中有实物参加。 优点：可使无法准确建立模型的部件直接进
入仿真回路；通过模型与实物之间的切换， 进一步校验模型；验证实物部件对系统性能 的影响。 实质：为物理部件创造一个模拟实际环境的 仿真环境，用物理部件实物进行仿真的技术。
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半实物仿真概述
半实物仿真技术：
环境模型建立技术：实际上指各种物理环境的建模 技术：包括声、压场，电磁场，光学，空间运动学 和动力学等。
物理模拟设备与技术
飞行模拟器 舵负载模拟器 线加速度模拟器 目标/环境模拟器
红外 激光 雷达 电视 声场
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飞行模拟器
飞行模拟器分类 飞行模拟转台的工作原理 飞行模拟转台的技术指标 飞行模拟转台的组成 分析模拟转台的计算机控制
驱动系统
机械系统
转台伺服控制系统原理框图
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飞行模拟转台的技术指标
性能指标：
约束转台角运动静态和动态性能的技术参数。
功能要求：
规范转台在使用、维护方面的功能。
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飞行模拟转台的工作原理
基本构成：动力系统、伺服控制系统、机械系统 工作原理：在动力系统支持下，伺服控制系统控制
机械系统作角度转动，为安装在机械系统上的惯性测 量部件提供姿态运动环境。
伺服控制系统：保证转台实现一定性能指标的控制系统：
参试设备：如制导控制计算机、陀螺仪、组合导航 系统、舵机等。
各种接口设备：模拟量接口、数字量接口、实时数 字通讯系统等。
试验控制台：监视控制试验状态进程的装置。包括 试验设备、试件状态信号监视系统、设备试件转台 控制系统、仿真试验进程控制等。
支持服务系统：如显示、记录、文档处理等事后处 理应用软件。
飞行模拟平台
三自由度
航向、姿态和倾斜
六自由度
航向、姿态和倾斜及三个方向的过载（线加 速度）
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一般由测速机构成速度内环，提高系统的抗干扰能力， 由测角元件构成位置外环进行位置控制，同时对位置 输入进行微分，实现复合前馈控制，提高系统响应。
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飞行模拟转台伺服控制系统
前馈校正
校正环节 1
校正环节 测速系统 测角系统
负载
相似原理与相似方法
相似原理：
几何相似、感觉信息相似、数学相似、逻辑相似
相似方法
模式相似、模糊相似、组合相似、坐标变换相似
实现方法
时间与逻辑相似 几何相似：空间几何关系相似（六个自由度） 环境相似：力学、光学、电磁
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飞行模拟转台性能指标
项目
单位
内框
中框
外框
备注
最大角加速度
Rad/s2
454
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飞行模拟转台
用途：仿真转台、测试转台 结构形式：O,U,Y,T 驱动形式：液压、电动 控制方式：模拟、数字 轴数：单轴、双轴、三轴、四轴、五轴 性质：位置、速率
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半实物仿真系统
半实物仿真系统中的模型
对象模型与环境模型 ：包括环境效应模型 物理模型与数学模型
尽量多的物理模型 不可实现的数学模型
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半实物仿真系统
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飞行模拟器分类
飞行模拟平台：
功能：模拟飞行器姿态和过载 用途：飞行训练模拟器
飞行模拟转台：
功能：模拟飞行器姿态 用途：惯性器件、导引头等制导控制部件的
测试与仿真
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物理模型建立技术：
运动环境：飞行模拟器（转台、平台）视觉环境：视景系统 听觉环境：声场模拟器（鱼雷） 力环境：负载模拟器（舵、发动机） 光学环境：激光、红外、电视目标模拟器 电磁环境：射频目标模拟器（雷达导引头、雷达） 压力环境：大气压（高度计）、水压（深度计）、压力（地
雷）
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研பைடு நூலகம்生学位课程－－系统建模与仿真
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