变形翼飞行器的可视化仿真及姿态控制算法研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianzhiziyao
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变形翼飞行器(Morphing Aircraft)是一种全新概念的多用途、多形态、非常规布局的现代飞行器,由于其优异的性能,已经成为航空领域的一个重要研究方向。通过对变形翼飞行器的飞行过程进行可视化仿真,有利于验证变形翼飞行器的飞行控制律,更好的熟悉其飞行性能,是研究变形翼飞行器的一个重要辅助手段。论文选择变形翼飞行器的巡航和俯冲两个飞行模态作为研究对象,给出变形翼飞行器的两个特定飞行模态对应的运动学数学模型。由于被控对象的非线性以及结构变化引起的参数不确定性,设计了自适应姿态控制律。基于Lyapunov稳定性定理证明了所提出控制方法的可行性,实现了对飞行器的姿态控制。利用OpenGL和VisualC++6.0进行综合开发,主要研究了天空、地形及飞行器等模型的建模方法,实现了变形翼飞行器的飞行场景及飞行运动的可视化仿真。针对变形翼飞行器模型特殊性,利用3DSMax对变形翼飞行器的机身以及机翼分别进行了建模,并成功实现了代码有效转换和移植;利用粒子系统理论成功的模拟了飞行器的尾焰,并运用纹理贴图、雾效,还有光照等技术有效的增强了仿真环境的真实性;同时运用视点变换技术,在仿真系统中可以从多个视角观察飞行器的飞行状态;最后利用Matlab引擎技术,并结合Windows硬件实现精确定时,成功的实现了对Simulink动态控制,实现了仿真数据对三维模型的实时驱动。以飞行器的姿态角为研究对象的基础上,结合对三维图形生成技术进行了深入分析和系统研究,开发了变形翼飞行器的可视化仿真系统。可视化仿真系统较精确的模拟了变形翼飞行器在两个不同模态间动态变化飞行过程,仿真结果逼真、有效地验证了本文所提出方法的有效性。
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