飞行器地面测试系统的研究

频率特性论文 舵机论文 惯性导航系统论文 半实物仿真论文
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随着飞行器测控技术的发展,飞行器测试的方法变得更加重要,所以,在航空、航天和兵器等领域,需要性能优异、检测准确、效率很高的测试系统。针对在实验室中没有实际飞行过程,无法实时获取飞行器飞行轨迹的问题,本文研究了惯性导航算法,设计了飞行器的半实物仿真平台,对飞行器舵机的性能进行了测试。本文在研究捷联式惯导算法基础上,建立了飞行器的半实物仿真数学模型,并设计了飞行器的半实物仿真平台。把飞行器固定在转角平台上,利用转角平台来改变飞行器的俯仰角、偏航角和横滚角,由导航仪测得飞行器姿态的改变量,把采集得到的数据传输给上位机软件进行相应的轨迹显示。在没有实际飞行过程的情况下,利用仿真的数学模型来计算出实际飞行过程中飞行器的飞行轨迹,进一步解算出飞行的姿态,把姿态信息发送给制导计算机,由制导计算机来控制飞行器舵机的摆动,最终使飞行器按照预设轨迹来飞行。通过研究飞行器舵机的频率特性,设计了舵机的舵面检测电路,采用线性脉冲扫频法来对舵机的频率进行测试,得到频率特性曲线,由曲线可以真实的显现舵机系统的动态特性和稳定特性,进而可以改进舵机系统,提高飞行器的性能。设计飞行器测试系统的上位机软件,其中包括导航数据仿真、数据通信、舵机频率特性的测试、测试数据显示等功能。通过对飞行器的半实物仿真平台进行实验,利用飞行器测试系统的上位机软件进行测试数据显示。根据得到的测试数据,改进了飞行器舵机系统,解决了没有实际飞行过程无法实时获取飞行器轨迹的问题,满足了实验需要。
摘要第3-4页
Abstract第4-5页
1 绪论第9-14页
    1.1 论文研究的背景及意义第9-10页
    1.2 国内外的研究现状第10-12页
        1.2.1 国外研究现状第10-12页
        1.2.2 国内研究现状第12页
    1.3 论文研究的目的第12页
    1.4 论文的主要研究内容及结构安排第12-14页
2 飞行器地面测试系统的整体方案设计第14-19页
    2.1 测试系统的工作原理第14页
    2.2 飞行器地面测试系统的原理第14-15页
    2.3 捷联式姿态航向系统第15-16页
        2.3.1 组合导航系统主机第15-16页
        2.3.2 磁传感器第16页
        2.3.3 高度空速传感器第16页
    2.4 舵机频率特性测试的研究第16-17页
    2.5 半实物仿真技术的研究第17-18页
    2.6 本章小结第18-19页
3 飞行器舵机的频率特性测试的研究第19-26页
    3.1 频率特性的概念第19页
    3.2 频率特性的测试方法的比较第19-23页
        3.2.1 线性调频脉冲扫频法第20-21页
        3.2.2 正弦信号的多步法第21页
        3.2.3 冲激响应法第21-22页
        3.2.4 随机信号单步法第22页
        3.2.5 几种测试方法的比较第22-23页
    3.3 飞行器舵机的频率特性测试的总体设计第23页
    3.4 飞行器舵机的频率特性测试第23-25页
        3.4.1 频率特性测试的方法选择第23-24页
        3.4.2 舵面的测试电路设计第24页
        3.4.3 频率特性测试的仿真结果第24-25页
    3.5 本章小结第25-26页
4 捷联式惯导算法的研究第26-37页
    4.1 捷联式惯导算法的理论第26-34页
        4.1.1 捷联式惯导系统的概述第26页
        4.1.2 常用的坐标系第26-27页
        4.1.3 常用坐标系间的变换关系第27-30页
        4.1.4 常见的坐标变换算法及其比较第30-34页
    4.2 捷联式导航系统的数字迭代算法的研究第34-36页
        4.2.1 捷联式导航系统的数字迭代算法原理框图第34-35页
        4.2.2 捷联式惯导算法的微分方程组第35-36页
    4.3 本章小结第36-37页
5 飞行器飞行过程的半实物仿真的设计第37-46页
    5.1 飞行器飞行过程的半实物仿真的整体设计第37-38页
    5.2 飞行器航迹仿真算法第38-41页
        5.2.1 飞行器的基本运动状态第38-39页
        5.2.2 飞行器航迹的微分方程组第39-40页
        5.2.3 四阶龙格-库塔法求解微分方程第40-41页
    5.3 转角平台的设计第41-42页
        5.3.1 转角平台的整体结构第41页
        5.3.2 转角平台的工作原理第41-42页
    5.4 飞行器飞行过程的半实物仿真第42-45页
        5.4.1 半实物仿真的步骤第42-43页
        5.4.2 捷联式惯导算法参数设置第43页
        5.4.3 捷联式惯导算法半实物仿真结果第43-45页
    5.5 本章小结第45-46页
6 飞行器地面测试系统的应用程序设计第46-62页
    6.1 测试系统软件开发环境及平台的选择第46-47页
    6.2 软件人机交换界面第47-51页
    6.3 串口通信第51-55页
        6.3.1 串口通信协议第51-52页
        6.3.2 串口通信的程序第52-53页
        6.3.3 串口通信的调试第53-55页
    6.4 数据显示第55-57页
        6.4.1 数据起始位的寻找程序第55页
        6.4.2 数据的奇偶校验函数第55-56页
        6.4.3 数据显示程序第56-57页
    6.5 飞行轨迹的显示第57-61页
        6.5.1 VC++与MATLAB混合编程的几种方法第57-59页
        6.5.2 利用MATCOM进行VC与MATLAB混合编程的步骤第59-60页
        6.5.3 对混合编程中用到的部分代码进行说明第60页
        6.5.4 飞行器的飞行轨迹的显示第60-61页
    6.6 本章小结第61-62页
7 实验数据与结果分析第62-65页
    7.1 实验数据第62-63页
        7.1.1 舵机舵面的偏转角数据第62页
        7.1.2 飞行器飞行姿态参数的测量第62-63页
    7.2 结果分析第63-64页
    7.3 本章小结第64-65页
8 结论第65-67页
    8.1 论文完成的内容第65页
    8.2 论文的不足和展望第65-67页
参考文献第67-69页
攻读硕士学位期间发表的论文第69-70页
致谢第70-73页
附录第73-78页
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