基于ACARS的飞行仿真转台设计

论文摘要

利用空地数据链的飞行数据再现技术,可以实时了解飞机的姿态等相关信息。针对现有计算机模拟再现技术的局限,设计了基于ACARS的微型飞行仿真转台,以半实物仿真的形式真实再现飞行器飞行姿态。对于影响仿真转台精度的耦合因素,本文在对转台三个框架间耦合问题(转动惯量耦合和动力学耦合)分析的基础上,给出了该飞行仿真转台动力学方程,得到飞行仿真转台的系统微分方程。由于飞行仿真转台系统为多变量的非线性系统,应用逆系统理论对转台模型进行解耦,通过状态反馈和动态补偿使系统成为伪线性系统。该系统可应用线性控制理论设计控制器,为仿真转台的结构优化设计和精确控制提供基础。采用PID控制方法在MATLAB软件中的仿真工具箱对飞行仿真转台系统进行了系统仿真,优化设计了飞行仿真转台系统的控制器。结果证明应用逆系统方法能对系统进行解耦,解耦后的框架间耦合影响基本可以忽略,同时也验证了所设计的PID控制器的有效性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源与背景
• 1.2 ACARS 应用现状
• 1.3 国内外飞行仿真转台的发展现状及主要技术问题
• 1.3.1 国内外飞行仿真转台发展现状
• 1.3.2 飞行仿真转台主要技术问题
• 1.4 选题意义
• 1.5 论文主要工作及内容安排
• 第二章 ACARS 系统
• 2.1 地空数据链的重要性
• 2.2 飞机通信寻址及报告系统（ACARS）
• 2.2.1 ACARS 系统组成
• 2.2.2 ACARS 报文
• 2.3 飞机飞行姿态信息的获取
• 2.4 本章小结
• 第三章 飞行仿真转台的数学建模及耦合分析
• 3.1 引言
• 3.2 飞行仿真转台三轴间的运动学关系
• 3.3 飞行仿真转台的耦合分析
• 3.3.1 转台的转动惯量耦合
• 3.3.2 转台的动力学耦合
• 3.4 转台的控制对象微分方程
• 3.5 本章小结
• 第四章 逆系统方法解耦及系统控制器设计
• 4.1 转台控制对象的逆系统方法解耦
• 4.1.1 逆系统理论
• 4.1.2 逆系统方法与系统解耦
• 4.2 仿真转台控制系统设计
• 4.2.1 PID 控制
• 4.2.2 飞行仿真转台系统控制设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 飞行仿真转台控制系统仿真及其性能分析
• 5.1 仿真实验介绍
• 5.2 系统仿真实验结果及分析
• 5.2.1 转台三框架依次转动实验
• 5.2.2 转台内框架与中框架同时转动
• 5.2.3 转台三框架同时转动
• 5.2.4 真实飞行数据仿真实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间所发表的论文