发布时间 : 星期日 文章小型固定翼无人机飞行控制仿真平台的开发3 - 图文更新完毕开始阅读75f4b6e319e8b8f67c1cb97f
项目编号：
南昌航空大学第七届“三小”活动项目
申报书
项目类别： 小论文 项目名称： 小型固定翼无人机飞行控制仿真平台的开发 项目负责人： 赵玉强 所在学院： 飞行器工程学院 联系电话： 13330129839 指导老师： 陈龙胜 填表日期： 2012.4.2
共
青团南昌航空大学委员会
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南昌航空大学大学生科技创新基金项目申请表
一、基本情况
项目名称 项目来源 申请人 小型固定翼无人机飞行控制仿真平台的开发 □自主选题■教师指导选题□其他项目■是否团队项目 性别 男 院 专业 电话 飞行器动力与工程 13330129839 联系电话 18720058643 18720058548 18970840962 18720058646 联系电话 13517917023 签字 飞行器学100601班 专业 飞行器设计与工程 飞行器设计与工程 飞行器维修与工程 飞行器设计与工程 所在学院 飞行器工程学院 姓名 赵玉强 所在学院、班级 姓名 陈扬 年级 大二 大二 大二 大二 职称 讲师 项目郭帅 成员 吴刚 鞠梦贤 姓名 陈龙胜 主 要 教 学 工 作 1、承担本部航空航天概论、汽车发动机、C语言、无人机概论等课程教学工作；2、承担留学生《Aeronautical Introduction》课程教学工作；3、指导06、07级本科课程设计；4、指导06级本科毕业实习；5、指导06、07、08级本科毕业设计共18人。 第一 指导教师情况 1、主持校级课题：基于视觉/组合导航系统的无人机自主控制关键技术研究（EC200903229）。2、参与江西省教育厅自然科学基金项目：适用于侦查罪犯的扑翼飞行器的研制。3、参与校级重点课题：新型多用途无人机的研制主 要 科 研 工 作 （EB200903297）。4、参与某航空企事业委托项目：ZF100通电模拟器的研制（HF200904104）5、基于神经网络的自动着陆飞行鲁棒自适应逆控制.飞行力学，2010；6、基于非线性动态逆的鲁棒自适应飞行控制器设计，应用数学学报(已录用)；7、Adaptive Visual Servo Control of UAV Ground-Target-Autonomous-Tracking System，The 10th World Congresson Intelligent Control and Automation，EI已录用；8、新一代歼击机建模及仿真研究，南昌航空大学学报，2011；9、基于视觉信息的无人机自主着陆过程姿态和位置估计.电光与控制，2009；10、基于干扰观测器的无人机着陆飞行逆控制器设计.电光与控制,2009。 职称 所在学院 讲师 飞行器工程学院 其姓名 他洪书生 导师 情况 联系电话 15907086476 签字 2
二、立题依据及方案 1．项目研究的内容、目的及意义 飞行控制系统仿真是以飞行器的运动情况为研究对象、面向复杂系统的仿真。它首先按照飞行器运动学、空气动力学以及飞行控制原理等有关理论建立起相关的数学模型，然后以此模型为依托进行模拟试验与分析研究。飞行控制系统仿真可围绕航空飞行器的研制、生产和使用的全部过程，包括对方案论证、技术指标确定、设计分析、生产制造、试验测试、维护训练和故障处理等各个阶段进行全面的系统分析和评估，具有成本低、见效快、安全可靠和可重复利用等显著优点。航空工业作为一门高科技、高投入、高风险的行业，不能没有科学可靠的系统仿真理论、仿真方法和仿真实验结果的支持。目前，世界航空强国都建立有自己先进的飞行仿真系统实验室，飞行仿真成为现代仿真技术发展的一个重要分支。 飞行控制系统仿真根据仿真模型类型及其实现方式的不同，分为数字仿真、半实物仿真和实物仿真三种形式。数字仿真是一种利用计算机编程实现的纯数字仿真计算，主要用于对飞行器的性能进行分析与评估。半实物仿真和实物仿真通过对计算机增加一些外围硬件设备，以营造部分近似于实际飞行的工作环境，通常用于人-机系统动态特性的研究和飞行训练。按照仿真技术的发展历程，飞行控制系统仿真已经历了物理仿真、模拟机仿真、数字机仿真、基于图形工作站的三维可视多媒体交互式仿真和虚拟环境(VE)与虚拟现实(VR)等五个阶段。 在计算机发明之前，仿真都是利用实物或者模型来进行研究的。物理仿真是最早采用的飞行仿真技术，如空气动力学的风洞试验与模型自由飞试验等，它具有形象直观、可信度高等特点，即使在航空技术高度发展的今天，仍然作为一种行之有效的方法而被广泛采用。 模拟计算机仿真盛行于20世纪50年代，它根据仿真对象的数学模型，将一系列的运算器(如放大器、加法器、乘法器、积分器和函数发生器等)和电子元器件相互连接在一起，形成仿真电路，通过调节改变输入端的信号来观察输出端的响应结果，以此分析仿真对象的性能。20世纪60年代中后期，随着数字计算机的发展和应用，系统仿真的主要工具由模拟机逐步让位于数字机。数字仿真比模拟仿真的运算精度和自动化程度都要高得多，更易于进行数据采集、逻辑判断和参数调整，所以在这一时期，数字仿真得到了极大的发展。但是，传统的Von Neumann型数字机对信息 3
进行串行处理，处理速度较慢，难以满足航空工程中各类大规模复杂系统仿真对实时性的要求，所以，数字机与模拟机联合组成的模拟数字混合机开始出现在飞行仿真研究领域。由于微型计算机的迅速发展和广泛普及，采用微型机阵列或者高性能工作站组成的仿真系统成为当前的主流，并出现了大量的仿真开发语言和工具软件。 无论是早期的模拟机仿真还是数字机仿真，它们都缺乏对仿真对象、仿真过程和仿真结果的可视性、生动性和直观性，不利于为大型决策提供支持。20世纪80年代以后，随着计算机图形技术的迅速发展，系统仿真方法论和计算机仿真软件设计技术在交互性、生动性等方面取得了较大进展，先后出现了动画仿真、可视交互仿真、多媒体仿真和虚拟环境仿真以及虚拟现实仿真等一系列新的仿真理论和仿真技术，使飞行仿真技术也进入一个崭新的发展阶段。 2.国内外研究现状（800字左右，附不少于8篇参考文献） 在计算机仿真领域中，影响深远且具有实际应用价值的仿真技术应首推可视交互仿真(VIS)。VIS仿真的主要特点是采用计算机图形描绘仿真过程和仿真结果，使用户在仿真过程中可与仿真模型进行交互，有助于在复杂决策的过程中采取主动，VIS在飞行仿真中的一个主要应用是飞行模拟器。 飞行模拟器是现代航空科研、教学、试验等不可缺少的技术设备，在飞行性能研究、飞行品质评估和飞行训练等方面都具有很高的经济价值和军事价值。按用途它可分为两类，一类用于工程设计和研究，通过优化调整飞行操纵、仪表显示、动力装置和武器系统的参数，以期得到最佳分配的效果，它还可以对已有系统进行分析和评价。另一类用于飞行训练，可以不受外界环境因素的影响，在较短时间内使飞行人员熟悉新机种的驾驶技术，从而节省了真实飞行时数，具有极高的安全性和经济性。 国外空中模拟器的研制已经有50多年的历史，地面模拟器的研制历史更久远，积累了丰富的经验，在复杂程度和逼真度上处于领先地位。波音公司在其“联合攻击战斗机(JSF)”计划中采用了一体化的建模与仿真技术，以计算机虚拟的方式对其验证机进行了反复数千次的设计和建造，可近实时地生成风洞模型、飞行仿真以及虚拟现实模型等，使得能够迅速且全面地对新方案进行测试，消除了绝大多数的 4