空空导弹控制系统的HLA仿真研究

论文摘要

空空导弹研制涉及到空气动力学、材料、结构、导航制导与控制等多个仿真平台和专业领域,高层体系结构HLA（high level architecture）是新一代的分布式协同仿真结构,其分布式的结构使其能够充分利用局域网的计算机资源,使得各专业各领域的仿真都能够通过该平台进行交互。HLA技术实现了模型的重用和扩展,本文采用HLA技术实现空空导弹控制系统的HLA协同仿真,为导弹仿真系统整体设计与优化提供理论依据和技术支持。首先针对多学科、跨平台的HLA/RTI分布式仿真方法进行研究,研究该平台运行支撑环境中的联盟管理、声明管理、对象管理等机理。以组件的重用和可扩展为目标,分析构建分布式设计的优化协调技术与方法。然后以空空导弹、飞机为仿真对象,分析了导弹攻击空中目标仿真系统的功能,建立了空空导弹的HLA分布式仿真系统结构。分析研究了已有Simulink模型和HLA集成的方案,在空空导弹控制系统各功能模块需求和能力分析的基础上,为实现已有控制系统模型的重用和扩展,利用代码扩展法实现了控制系统的HLA转换;适配器方法的运用则实现了各联盟成员之间的数据交互。重点阐述了在VC++开发环境下,将Matlab/Simulink开发的空空导弹控制系统代码进行扩展的过程,以及通过MATLAB引擎实现控制器盟员和受控对象盟员的设计。通过HLA仿真验证系统的研究,使基于Matlab/Simulink开发的控制系统算法应用于分布式协同仿真中,与具有HLA接口的仿真模型进行交互。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及其研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目标和研究内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 第2章 HLA/RTI 系统环境
• 2.1 高层体系结构HLA
• 2.1.1 HLA 仿真系统的层次结构
• 2.1.2 HLA 协议规范
• 2.1.3 联盟对象模型FOM 和仿真对象模型SOM
• 2.2 运行时间支撑结构RTI
• 2.2.1 RTI 的主要作用
• 2.2.2 RTI 的组成
• 2.2.3 RTI 的通信方式
• 2.3 基于HLA/RTI 的仿真系统开发
• 2.3.1 使用BH-RTI 进行Simulator 仿真程序开发配置
• 2.3.2 使用BH-RTI 进行Simulator 仿真程序的开发
• 2.4 本章小结
• 第3章 HLA 空空导弹仿真系统框架
• 3.1 分布式交互仿真技术的发展
• 3.1.1 分布式交互仿真概念及特点
• 3.1.2 分布式交互仿真发展
• 3.2 分布式协同仿真需要解决的问题
• 3.3 空空导弹系统仿真
• 3.3.1 基于HLA 导弹仿真系统框架
• 3.3.2 系统联盟成员的设计
• 3.3.3 联盟对象模型FOM 和仿真对象模型SOM 设计
• 3.3.4 仿真系统程序实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 空空导弹自动驾驶仪的 HLA 仿真设计
• 4.1 空空导弹自动驾驶仪的作用和组成结构
• 4.1.1 空空导弹自动驾驶仪控制系统的作用
• 4.1.2 空空导弹自动驾驶仪的组成结构
• 4.2 空空导弹自动驾驶仪神经网络控制系统
• 4.2.1 神经网络技术在导弹自动驾驶仪控制系统中的应用
• 4.2.2 神经网络自动驾驶仪控制系统结构
• 4.3 导弹自动驾驶仪神经网络控制的HLA 仿真
• 4.3.1 空空导弹控制系统仿真概述
• 4.3.2 空空导弹自动驾驶仪控制系统模型
• 4.3.3 神经网络自动驾驶仪控制系统的HLA 改造方案
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统验证
• 5.1 系统描述
• 5.2 仿真情节设计
• 5.3 空空导弹控制系统C++代码的HLA 实现
• 5.3.1 自动驾驶仪的RTW 代码转换
• 5.3.2 改造autopilot 模型代码到仿真盟员autopilot 的HLA 的仿真程序中
• 5.3.3 仿真验证
• 5.4 空空导弹控制系统适配器的HLA 实现
• 5.4.1 仿真盟员设计
• 5.4.2 仿真运行环境和开发工具
• 5.4.3 MATLAB 引擎控制的实现
• 5.4.4 基于适配器的autopilot 联盟运行机制
• 5.4.5 仿真结果
• 5.5 ADAMAS 和ANSYS 仿真模型的HLA 改造
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 缩略语词汇表
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果