无人直升机飞行控制及其视景仿真研究

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无人直升机兼有无人机和直升机的优点,无论在民用还是国防领域都具有重要的意义。对无人直升机飞行轨迹的控制是完成其自主飞行的首要目标。本文为了解决无人直升机的飞行控制和飞行视景化仿真的问题,进行针对无人直升机轨迹控制系统的多通道视景仿真平台开发技术研究。首先根据经典控制方法理论,针对无人直升机的三个回路,设计了对应的飞行轨迹控制系统。通过数值仿真,验证了所设计的控制系统的控制性能。在此基础上引入粒子群优化算法。通过改进后的粒子群优化算法与原算法的对比证明了新算法性能优越性。通过数值仿真验证了新算法优化参数后的控制系统对无人直升机飞行姿态控制性能优于原控制系统。其次在建立好的无人直升机飞行控制系统基础上,实现了Matlab仿真软件与FlightGear三维飞行仿真软件的数据链接。并且配置了虚拟仿真环境中的坐标关系、无人直升机模型和空间场景等要素,实现视景仿真虚拟环境的真实性。设计了人机交互界面,能够完成设置仿真环境与运行参数,监控仿真运行过程,接收用户的输入命令等功能。最后为了增加视景仿真的真实感,在设计好的FlightGear视景仿真系统的基础上加入多通道显示技术。针对所需性能分析,完成了对整个平台的硬件系统搭建和软件流程设计。实现了基于FlightGear软件的多机通讯和视频多通道处理。通过两个无人直升机飞行模态的演示,展现了整个飞行仿真过程在广视角的大屏幕给用户逼真的演示效果。本文完成了一个无人直升机飞行控制系统的设计,在此基础上搭建了一套完整的飞行多通道视景仿真平台。使得仿真数据得以立体化,给用户以最直接的视觉体验。通过这套多通道视景仿真系统可以更好的分析无人直升机飞行控制,将仿真、演示和验证三个环节结合为一体。
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