小型无人直升机HIL仿真技术研究

摘要

仿真技术在无人直升机飞控系统的设计、研制中起到了尤其重要的作用，是无人直升机地面试验的主要内容。本文以某型常规布局无人直升机为对象，研究了无人直升机各组件与整体的数学建模、基本控制回路和基本控制规律，开展了无人直升机飞行控制系统HIL仿真技术的研究，进行了某型无人直升机飞控系统的HIL仿真试验，分析了仿真结果，对所建立的HIL仿真系统应用模糊层次分析法进行了置信度分析。
　　本文首先对某型常规布局式无人直升机的构型作了介绍，对其各组件和整体进行分析后建立数学模模，应用“小扰动”方法对数学模型进行线性化。基于建立的数学模型，研究基本控制回路，设计控制规律。
　　论述仿真技术在飞控系统研制的目的和作用，对HIL仿真技术进行着重研究，根据接入回路中实物的不同将其分成飞控计算机在回路、传感器在回路、舵机在回路、全系统在回路和人在回路仿真五种HIL仿真，研究每种HIL仿真的结构和特点，对在HIL仿真中常用的物理效应设备展开研究。
　　针对舵机力加载器控制器参数较多，试凑法不利于参数优化，本文提出了一种基于迭代相关控制方法的力加载器控制器设计方法，对该方法进行仿真试验，结果表明所提出的方法能够获得良好的控制性能。
　　最后，本文开展了对某型无人直升机飞控系统HIL仿真的研究和试验。根据要求开发了包括动力学仿真软件、遥控遥测软件和视景软件在内的飞控系统仿真软件，分别进行了飞控计算机在回路仿真试验、舵机在回路仿真试验和包括飞控计算机、传感器、执行机构和数据通信等在内的全系统在回路HIL仿真试验，对仿真结果进行分析总结，验证了整套无人直升机飞控系统HIL仿真试验的有效性。