十字翼布局无人机半实物仿真系统设计.pdf

《十字翼布局无人机半实物仿真系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014年3月1日现代电子技术Mar．20l4第37卷第5期ModernElectronicsTechniqueV0I

2、37NO．5十字翼布局无人机半实物仿真系统设计都基焱，张振，史巍巍(解放军陆军军官学院，安徽合肥230031)摘要：针对十字翼布局无人机飞行控制系统，设计该无人机半实物仿真系统，阐述了该系统的组成、原理，并介绍了仿真软件。通过对十字翼布局无人机飞行控制系统半实物仿真结果的分析和研究，验证了PID控制律能有效地控制十字翼布局无人机悬停阶段的姿态角和高度。结果表明仿真系统为自动驾驶仪的测试评估提供了平台和依据。关键词：十字翼布局无人机；半实物仿真；飞行控制系统；PID控制律

3、中图分类号：TN97．34；TP391．9文献标识码：A文章编号：1004—373X(2014)05—0018—03DesignofahardwareintheloopsimulationsystemforcruciformUAVDUJi—yan，ZHANGZhen，SHIWei—wei(ArmyOficerAcademy，Hefei230031，China)Abstract：DirectattheflightcontrolsystemofcruciformUAV，thehardwareintheloopsimulationsystemisdesigned．Thecompositiona

4、ndworkingtheoryofthesystemareformulated，andtheformulationsoftwareisintroduced．ThroughanalysisandresearchofhardwareintheloopsimulationresultsoferuciformUAVflightcontrolsystem．thePIDcontrollawisprovedtobeeffectiveincontrollingtheattitudeangleandheightofcruciformUAVinhoveringflight．Theresultshowstha

5、tthesystemcanprovideaplatformandfoundationfortestevaluationofautopilot．Keywords：cruciformUAV；hardwareintheloopsimulation；flightcontrolsystem；PIDcontrollaw高仿真系统的开效率和系统的仿真精度，具有可控性、O引言可重复性和无破坏性，便于采集实验数据，节省研制经本文所涉及的十字翼布局无人机是一种具有特殊费，缩短研制周期。本文就该无人机半实物仿真系统加气动布局和功能特点的小型无人机(见图1)，它采用非以探讨。常规十字对称三角翼布局，螺旋桨置于机

6、身上部，四个舵面对称分布于十字翼的底部，可以通过四个对称舵面的任意组合在空中灵活飞行。。其控制系统在控制模式、系统设计、控制方法和控制对象等方面发生了巨大。变化，对飞行控制律方面提出了新的要求。现有的飞行控制律设计方法，难以满足该类型无人机对稳定性、鲁棒性和性能指标等方面的要求，需综合考虑气动布局、图1十字翼布局无人机设计图结构特点和功能用途等方面的因素，设计适合的飞行控制律以及相应的实验方法，以提高十字翼布局无人机的1系统总体设计方案飞行品质。由于飞行控制系统的实物实验代价高昂，半实物仿半实物仿真系统主要由仿真计算机系统、环境模拟真是该无人机控制系统研制过程中必不可少的环节，是设备和接

7、口设备组成，半实物仿真平台的原理组成框提高该无人机飞行品质的重要途径。与传统的数字仿图如图2所示。真系统相比，半实物仿真将实物直接接入仿真回路，提仿真计算机主要用来实时计算无人机动力学和运动学方程，解算出无人机的飞行姿态，其输出的驱动信号经接口变换后驱动三轴转台，复现无人机的偏航、俯收稿日期：2013．11．18基金项目：国家自然科学基金项目(61273001)仰和滚动三个飞行姿态，使安装在转台上的飞行控制系第5期都基焱，等：十字翼布局无人机半实物仿真系统设计19统可以感受与实际飞行相同的无人机姿态。飞行控制传到仿真计算机。如图4N示，仿真计算机通过串口通信系统的控制信号通过接口设备上传

8、到仿真计算机，其中将控制信号传输到发射接收模块，控制信号通过2．4GHzGPS、线加速度计等较难采用物理的方式连到系统中，无线通信模块传递到转台伺服控制系统。伺服放大器只能通过仿真计算机进行数字仿真，整个仿真系统构成通过PWM脉宽调制方式来驱动伺服电机转动，电机驱一个闭环系统。动电流和PWM功率放大器构成电流反馈，以改善步进电机的动态品质。测速机信号经处理后反馈到速度控制器，构成速度反馈，以改善转台系统的动态性能、低速性能和非线性影