基于FlightGear的无人直升机飞行控制系统仿真环境建设

《基于FlightGear的无人直升机飞行控制系统仿真环境建设》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、总第165期2010年第4期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．165No．420lO文章编号：1673—1220(2010)04-058-06基于FlightGear的无人直升机飞行控制系统仿真环境建设段镖，严峰，赖水清(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要建立了基于FlightGear的无人直升机飞行控制系统仿真环境，并将其应用至无人直升机飞行控制系统的设计过程中。该仿真环境具有结构简单，造价低廉等特点。仿真试验表明，该仿真环境取得了较好的效果。关键词无人驾驶宣升机；飞行控制；仿真环境；FlishtGear中圈分类号：V249．1

2、2；V211．73文献标识码：ATheUnmannedHelicopterFlightControlSystemSimulationEnvironmentConstructionBasedonFlightGearDUANBiao，YANFeng，LAIShuiqing．(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractAsimulationenvironmentofanunmannedhelicopterflightcontrolsystembasedonFlightG

3、earwasdeveloped，andthissimulationenvironmentW88appliedtoandesignaboutanun—mannedhelicopterflightcontrolsystem．Thesimulationenvironmenthasthecharacteristicsofsimplestructureandlowcost．ThesimulationresultsshowthissimulationenvironmentiSfeasible．KeywordsUnmannedhelicopter；flightcontrol；simulat

4、ionenvironment；FlightGear1前言1960年世界上首架无人直升机QH一50A试飞成功后，各国加快了无人直升机研制的步伐，纷纷公布了其无人匿升机的发展路线。元人直升机相对于固定翼无人机而言，具有能够垂直起降、空中悬停、全向飞行、低速机动等独特的飞行性能，有其它飞行器无法取代的作用。无人直升机具有较强的非线性特性，各通道存在很强的耦合，是较复杂的多输入多输出系统，而且非常不稳定，其飞行过程是很难控制的。因此飞行控制技术作为实现无人直升机工程化和实用化的关键技术之一，其重要程度不言而喻。在进行无人直升机科研试飞过程中，若飞行控制系统设计不当，很容易造成无人直升

5、机本体受到严重损失，甚至威胁到科研试飞人员的生命安全。因此在无人直升机飞行控制系统设计的整个周期内需要行之有效的验证方法来检验飞行控制系统的正确性与可靠性。建立一套可行可靠的飞行控制系统仿真收疆日期：2010-06．10作者简介：段镖(t985-)，男。江西九江人。硕士。助理工程师．主要研究方向：直升机飞行控制。2010年第4期段镖，严峰，赖水清：基于FlightGear的无人直升机飞行控制系统仿真环境建设·59·环境成为现阶段设计无人直升机飞行控制系统过程中所急需解决的。鉴于现阶段国内的无人直升机飞行控制仿真系统的现状，其主要难点还是在于建立较为准确的飞行动力学模型，另外，

6、无人直升机的飞行控制系统对软件执行的实时性具有很高的要求，本文设计了基于FlightGear自带动力学模型的无人直升机飞行控制系统仿真环境，该仿真环境具有很高的实时性，并且解决了因为目前缺少高置信度动力学模型致使一些无人直升机的控制律设计工作无法有效开展的问题⋯。2仿真环境仿真环境由FlightGear模型计算机、飞行控制与管理计算机、仿真测试设备以及仿真控制台等组成。其中仿真测试设备是在某无人直升机六自由度非线性数学模型实时仿真的基础上，内置了传感器接口仿真和执行机构(操纵舵面)的动力学特性仿真。仿真控制台用于仿真测试设备的参数设置和运行控制，遥控／遥测控制台用于对飞行控制

7、计算机发送遥控指令，控制无人直升机的飞行模态，通过下行遥测监视无人直升机飞行过程和任务设备运行状态。具体结构图如图1所示‘2

8、。仿真环境中的各设备之间的连接均采用RS一232与RS一422标准串口通信，具体接口连接图如图2所示。3仿真环境硬件组成3．1FlightGear模型机FlightGear是一款由全世界志愿者共同开发和维护的开源飞行模拟软件，自从David于1997年7月发布了第一个跨平台版本之后，FlightGear从最初粗糙的空气动力学模型开始，逐渐引人了自然特性(阳光、月光和星光等)、天气