三軸飛行仿真平臺控制系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TP273.5學號：130085208024南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文碩士學位論文（專業(yè)學位研究生）三軸飛行仿真平臺控制系統(tǒng)三軸飛行仿真平臺控制系統(tǒng)的設計與研究的設計與研究碩士研究生：孫克誠導師：王琪教授申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：電子與通信工程所在單位：信息工程學院答辯日期：2016年6月授予學位單位：南昌航空大學摘要飛行控制技術是飛行器設計過程中的關鍵技術之一，隨著飛控技術的日益進步，導航、制

2、導和控制技術不斷融合，集導航、制導與控制為一體的飛行控制系統(tǒng)在現(xiàn)代飛行器控制系統(tǒng)設計中成為主流，飛行控制技術在飛行器系統(tǒng)中的核心地位也與日俱增。飛行仿真轉(zhuǎn)臺能夠模擬出飛行器飛行過程中的姿態(tài)運動，在實驗室中就能重現(xiàn)空中飛行時的姿態(tài)角變化和姿態(tài)角速率變化，為慣導傳感器提供一個近似真實的運行環(huán)境，它是檢測飛控系統(tǒng)性能和進行仿真實驗的重要裝置。本文在分析和學習了國內(nèi)外對三軸仿真轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎上，對飛控系統(tǒng)半物理仿真平臺控制系統(tǒng)的構成及其

3、特性進行了研究，提出了一種飛控系統(tǒng)半物理仿真平臺的控制系統(tǒng)方案，本文的三軸仿真轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)是以ARM處理器為核心控制器，系統(tǒng)采用PC機與下位機兩級控制，使用控制算法，對三軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動進行精確控制。捷聯(lián)慣導傳感器是本系統(tǒng)的測試元件，通過對幾款常用的MEMS姿態(tài)傳感器進行對比后，綜合考慮實際要求以及捷聯(lián)慣導系統(tǒng)精度、靈敏度等因素選擇合適的傳感器?？刂葡到y(tǒng)采用模塊化設計的思想，分別設計了供電電源、姿態(tài)傳感器、步進電機驅(qū)動電路、液晶顯示屏、編碼

4、器接口、串口通訊等模塊。為了提高慣性導航系統(tǒng)的精度，降低誤差，本文研究了歐拉角法、方向余弦法和四元數(shù)法三種姿態(tài)算法，并結合實際要求選用四元數(shù)法作為本課題使用的姿態(tài)算法。通過陀螺儀采集到的靜態(tài)角速率數(shù)據(jù)，利用軟件結合四元數(shù)法獲得慣性傳感器的靜態(tài)姿態(tài)角誤差圖。本文還研究了模糊控制算法理論，建立了外環(huán)軸的數(shù)學模型，運用的模糊控制工具箱，設計外環(huán)軸的模糊控制算法。在環(huán)境下，通過仿真獲得模糊控制器在階躍函數(shù)輸入時的輸出響應曲線，通過與傳統(tǒng)控制算法