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(shù)是飛行器設計過程中的關鍵技術(shù)之一，隨著飛控技術(shù)的日益進步，導航、制

2、導和控制技術(shù)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(shù)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(gòu)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(jié)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(jié)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