通用飞行实时仿真机系统设计与实现

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1、西北1业大学硕士学位论文摘要摘要针对飞控系统设计从模拟与仿真状态转移到真实环境下进行有效性验证，存在着模型有效性验证困难、仿真过程不易监控、仿真实验繁琐、硬件在环测试困难等诸多问题，利用Labwindows／CVI的虚拟仪器开发技术和Matlab／'RTW快速原形化技术，设计并实现了一种基于vxWorks嵌入式实时操作系统的通用飞行实时一体化半物理仿真平台。该平台经过多次参与半物理仿真实验已得到很好的验证和应用，并为飞控系统设计的有效性验证提供了依据和技术支持。关键词：有效性验证、硬件在环测试、虚拟仪器、快速原形化、实时半物理仿真西北工业大学硕士学位论文

2、摘要AbstractAimingatmanyproblemsintheflightcontrolsystemdesignfromsimulationtorealityenvironmentsuchastoodeltesting，simulationprocessmonitoring，fussyexperiment，hardware—in-the-loop，amethodwasbroughtforwardtodevelopakindofusualflightrealtimehalfentitysimulationtrialplatform(Aerosim)

3、usingLabwindows／CVIvirtualinstrumentsandMatlab／RTWrapidprototypetechnicbasedonvxWoNsembededrealtimeoperatingsystem．Theplatformwasusedinmanyhalfentitysimulationtrials．Itwastestedandapplicatedwell．Itprovidedthetechnicsupportfortestingvalidityoftheflightcontrolsystem·Keywords：validt

4、est，hardware-in·the·loop，virtualinstruments，rapidprototype，realtimehalfentitysimulationII西北工业大学硕士学位论文第1章概述1．1计算机仿真第l章概述计算机仿真，是在研究系统过程中，根据相似原理，利用计算机来逼真模仿研究对象。研究对象可以是真实的系统，也可以是设想中的系统。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的，又称物理仿真。物理仿真的优点是直接、形象、易信，但模型受限、易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机中

5、运行实现。它不怕破坏、易修改、可重用。计算机仿真，可以用于研制产品或设计系统的全过程中，包括方案论证、技术指标确定、设计分析、生产制造、试验钡4试、维护训练、故障处理等各个阶段。我国计算机仿真应用开发较早，自．20世纪50年代开始，首先在自动控制领域中利用模拟计算机进行数学仿真。后来结合自行研制的三轴转台实现了对飞机和导弹的半实物、半数学模型仿真；60年代在开展连续系统仿真的同时，开始对离散事{牟系统(例如交通管理、企业管理)仿真进行探索；70年代，我国挑练仿真器获得了较大的发展，自行研制了飞行模拟器、舰艇模拟器、汽车模拟器、火车机车培训仿真器、火力发电

6、机组控制系统、化工过程控制仿真系统等；80年代我国研制成功了银河数字仿真计算机，仿真脱离了模拟枧两进入数字仿真时代。在全国建立了十几个数字仿真中心，出现了一批高水平的科研成果，如长征系列捆绑式火箭、歼击机工程飞行模拟器、潜艇训练半实物仿真系统等。90年代着手对分布交互仿真、多媒体表现环境等先进仿真技术及其应用进行研究，并先后研制成功了“银河仿真—_II”型机和银河高性能分布仿真系统。仿真机概况仿真计算机，是指运行仿真对象模型的计算机。根据仿真应用的需求，仿真机可以用通用计算机，也可以设计专用的仿真计算机。70年代以前，由于当时的数字计算机的处理速度只能每

7、秒千万次，达不到仿真应用的实时性要求，所以仿真机都是用模拟计算机。到了80年代以后，出现了亿次数字计算机，仿真机才跨入数字仿真计算机时代。从满足仿真应用领域的要求以及数字仿真机自身发西北工业大学硕士学位论文第1章概述展的规律来看，数字仿真机发展主要集中在3个方向。方向之一：满足实时的纯数学仿真和半实物仿真需求的高性能数字仿真机。高性能突出地表现在处理速度和实物接口技术方面。高性能仿真，要求仿真机的处理速度高达每秒万亿次以上。因此，高性能仿真机正朝着并行处理和多机方向发展。方向之二：满足多系统综合仿真需求的分布集群式网络仿真机系统。以美国1997年进行的大

8、规模合成战场军事演习为例，这次演习包括了两栖作战、扫雷作战、战区导弹防御、空中打