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飞行器仿真系列

2018年10月22日 热度:425 ℃

产品概述

飞行器仿真系列产品是面向飞行器相关学科专业(飞行器设计、飞行器控制、无人机等)的综合性实验平台,涵盖了多门专业课程的实验内容,适用于《航空航天概论》、《飞行控制技术》、《航空动力学》、《航空仪表设备》等多门课程的实验课。

平台选型参考如下:

一、四旋翼无人机飞行控制实验平台

01

平台介绍

四旋翼无人机飞行控制实验平台是集教学与科研目的为一体的多功能实验台,其在满足日常学生教学实验的同时,兼顾无人平台姿态控制、制导导航、力学等学科专业的科学研究。本平台采用先进的基于模型的设计(MBD)开发思路,可支撑控制系统数学仿真、半实物仿真、台架实验、外场实验,具备模型编译、下载、数据监视记录、后处理等完成的工具软件,能够帮助学生熟悉整套控制系统设计流程。

02

平台特点

1.  采用先进的基于模型设计(MBD)的开发思路;

2.  同时支持台架实验和实际飞行实验;

3.  主控芯片采用功能强大和扩展性强的芯片32位处理器 ARM Cortex A8 (主频1G Hz, 800MHz video DSP),拥有丰富的外设资源和强大的运算能力;

4.  具备前置摄像头,结合专用图形处理芯片;

5.  能够完成图像采集和实时处理;

6.  结合基于MATLAB 和ARM的快速控制原型系统的使用,可以快速实现控制器的开发,自动代码生成;

03

实验内容

四旋翼动力学建模

PID等经典控制律设计

LQR等现代控制律设计

图像处理算法设计

台架姿态控制

台架图像跟踪

四旋翼无人机实飞

04

选择配置

无人机飞控半实物实验平台

01

平台介绍

无人机飞控实验平台是集教学与科研目的为一体的多功能实验台,其在满足日常学生教学实验的同时,兼顾无人机飞行控制及力学等学科专业的科学研究。平台主要由实时仿真器、三维飞行视景系统、地面站系统、遥控器和飞控板组成。

02

平台特点

1. 基于模型的设计思路

2.  支持多旋翼、固定翼、直升机等小型无人机飞控系统设计验证

3.  支持飞控快速控制原型

4.  支持PIXHAWK和APM

a.  提供专门的SIMULINK模块库,包括传感器、舵机、GPS、控制模式、链路接口等;

b.  支持模型预测控制、滑模变结构等复杂控制算法的直接代码生成 

c.  支持控制器自定义参数的在线修改;

5. 支持硬件在回路仿真试验

a.  基于Simulink建立飞机动力学模型;

b.  实时仿真机和飞控完成硬件闭环;

c.  支持在线调参和曲线监视。

03

实验内容

数学仿真试验

MATLAB/SIMULINK基础仿真试验

单轴姿态控制试验

三轴姿态控制试验

外部环境扰动试验

传感器误差试验

控制器快速原型开发试验

多旋翼飞控快速原型

固定翼飞控快速原型

      直升机飞控快速原型

半实物仿真试验

搭建半实物仿真平台

单轴姿态控制半实物试验

      三轴姿态控制半实物试验

外部环境扰动半实物试验

传感器误差半实物试验

04

选择配置

无人机室内编队飞行实验平台

01

平台介绍

对多无人机进行编队控制是指在多机移动中,各个无人机之间能够保持一定的相对距离,并在速度上最终保持一致的过程。无人机编队主要解决三个方面的问题:

a)编队队形的设计:多个无人机在指令下运行至指定的位置,并最终实现既定的编队形态,除了需要考虑飞机间气动力影响之外,还要考虑任务要求及飞机间信息交换的冗余度,同时保证无人机之间不会发生碰撞。

b)编队的保持:在无人机执行指令过程中能克服来自系统内部或者外在环境干扰,进而保持整个队形不变。

c)队形的变换:在无人机行进过程中能够适应来自系统内部或外在环境干扰而对编队做出适当且合理的改变。

本平台的无人机室内定位采用光学运动捕捉技术(定位精度可达mm级别),并通过WiFi网络实现多机间的通信,用户能够将Matlab开发的无人机编队仿真算法直接生成代码下载到无人机中,在室内环境下进行多机分布式编队算法的验证。

02

平台特点

1.  支持5~10架四旋翼无人机编队飞行;

2.  采用室内光学运动捕捉技术,定位范围5m×5m,支持mm级定位,能够同时捕捉10架以上的无人机;

3.   可在Matlab/Simulink软件平台上实现硬件在环的实时控制算法研究,并自动生成代码,通过无线WiFi下载到无人机飞控板;

4.  无人机飞控主控芯片采用功能强大和扩展性强的芯片32位处理器 ARM Cortex A8 (主频1G Hz, 800MHz video DSP),拥有丰富的外设资源和强大的运算能力;具备前置摄像头,结合专用图形处理芯片,能够完成图像采集和实时处理;

5.  无人机飞控支持TCP/UDP通讯协议,支持ROS功能;

6.  可用于分析协作策略在实际系统中的性能,即应用图像处理、控制工程、无线通信等多个学科理论来实现多无人系统在未知环境下的室内编队协同、信息交换、任务规划等;

7.  可用于无人工具的动态建模和控制研究、运动规划、避障控制、多信息融合、编队控制、多智能体协调控制、无人工具自主控制等。

03

实验内容

基于Simulink数学仿真实验

单机姿态控制实验

单机位置控制实验

多机编队实验

定位系统实验

运动捕捉系统定位实验

地面标记定位实验

单机飞行实验

      IMU数据采集实验

      摄像头数据采集和光流处理实验

IMU和视觉传感器数据融合实验

      单机定高控制实验

      单机光流悬停实验

单机姿态控制实验

单机位置控制实验

多机编队飞行试验

基于运动捕捉定位的多机编队飞行实验

基于地面标记定位的多机编队飞行实验  

04

选择配置

飞行器模拟驾驶实验平台

01

平台介绍

飞行器模拟驾驶实验平台集成了飞行运动模拟、飞行仪表仿真、飞行员模拟操控、飞行视景仿真、飞行实时仿真功能,可实现人在回路的飞行模拟驾驶实验。本实验台为飞行器设计和飞行器动力工程专业学生,在学习民航概论、航空仪表同时进行的配套实验课程,让学生比较真实的接触、体验民航客机上的航空仪表及功能显示。

飞行器模拟驾驶的特点及必要性:

a、对民航飞机的航空仪表进行虚拟显示,对民航客机的飞行过程进行高逼真的模拟;

b、飞行模拟仿真是航空教学的重要手段,更直观清晰。

02

平台特点

1.  开放性:支持用户使用Matlab Simulink自定义飞行器对象仿真模型,适用于创新型实验课程的开设;

2.  生动性:实验平台与理论课程紧密结合,将枯燥的飞行器理论讲解与形象生动的模拟操控、视景仿真、数学模型实时仿真有机结合起来,增加实验课程的生动性,提供学习兴趣;

3.   先进性:理论推导、数字仿真、实时仿真模拟到最后的实物试验,这是航空器研制过程中,普遍采用的工程级研发流程,通过本平台的使用,学生可以接触到当前主流航空企业的研发流程;

4.  综合性:本平台可作为《航空航天概论》、《飞行控制技术》、《航空动力学》、《航空仪表设备》等多门课程的实验课,提高了设备的利用率,并适用于综合性实验课程的开设。

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