[發明專利]一種基于飛行控制器的半實物仿真系統

在審

• 申請號: 202310141276.0
• 申請日: 2023-02-20
• 公開（公告）號: CN116360289A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 楊朝暉;黃榕橋;胡博通
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 鐘揚飛

本申請提供一種基于飛行控制器的半實物仿真系統，涉及飛行控制仿真技術領域。該系統包括數據采集卡和上位機，其中，數據采集卡與上位機通信連接；數據采集卡用于與待仿真的飛行控制器通信連接，實時采集待仿真的飛行控制器的控制信號數據，并將控制信號數據發送給上位機；上位機包括處理模塊，且上位機上運行有仿真模型；該仿真模型用于對控制信號數據進行仿真，獲得仿真中間數據；處理模塊用于對仿真中間數據進行計算，獲得仿真結果。本申請通過數據采集卡對飛行控制器的數據進行實時采集，并能在上位機上對該數據進行仿真模擬，半實物仿真過程在降低實驗成本的基礎上，可對飛行控制器的穩定性和安全性進行判斷。

技術領域

本申請涉及飛行控制仿真技術領域，具體而言，涉及一種基于飛行控制器的半實物仿真系統。

背景技術

隨著社會進入信息化、智能化時代，無人機被各個領域廣泛應用。各領域對無人機的多功能、微型化和智能化的性能需求越來越高。飛行控制系統作為無人機開發最為關鍵的部分，起到實施無人機姿態解算和飛行控制指令解析等作用。

目前飛行控制技術需要通過頻繁的試飛技術來進行測試和驗證，而現有技術中，仿真過程簡單且單一，導致不能對飛行控制器的穩定性和安全性進行很好的判斷。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種基于飛行控制器的半實物仿真系統，用以對飛行控制系統進行半實物仿真，在降低實驗成本的基礎上，判斷飛行控制器的穩定性和安全性，進而為提高飛行控制器的穩定性和安全性提供參考基礎。

本申請提供了一種基于飛行控制器的半實物仿真系統，該系統包括數據采集卡和上位機，其中，數據采集卡與上位機通信連接；數據采集卡用于與待仿真的飛行控制器通信連接，實時采集待仿真的飛行控制器的控制信號數據，并將控制信號數據發送給上位機；上位機包括處理模塊，且上位機上運行有仿真模型；該仿真模型用于對控制信號數據進行仿真，獲得仿真中間數據；處理模塊用于對仿真中間數據進行計算，獲得仿真結果。

本申請的實施例的技術方案中，通過數據采集卡對待仿真的飛行控制器的真實數據進行實時采集，并能在上位機上對該數據進行仿真計算。此時采集數據的真實性從根源上減少了建模帶來的大量誤差，從而提高了仿真結果的精確性。因此對飛行控制器的半實物仿真在降低實驗成本的基礎上提高了飛行控制器的穩定性和安全性。

在一些實施例中，數據采集卡為NI數據采集卡；上位機中運行有LabVIEW程序開發環境和Simulink仿真環境，仿真模型運行在Simulink仿真環境中，處理模塊運行在LabVIEW程序開發環境中。

通過利用NI數據采集卡對數據進行采集，降低了采集數據的延遲，從而提高了數據的實時性。另外在上位機中分別安裝LabVIEW程序開發環境和Simulink仿真環境，降低了系統中各模塊的耦合度，提高模塊的相對獨立性，有助于使得系統中某一部分的變化對其它部分的影響降到最低。數據的實時性以及模塊間的低耦合性提高了數據處理的效率和精度。而數據處理的效率和精度的提高能夠使得仿真效果更好，從而能更好的對飛行控制器進行調節，進而對飛行控制器的穩定性和安全性進行判斷。

在一些實施例中，上位機包括故障模擬處理模塊，該上位機還用于：通過故障模擬處理模塊生成故障模擬數據；并且通過調用仿真模型處理故障模擬數據，獲得仿真中間數據；通過調用處理模塊處理仿真中間數據，獲得仿真結果。

通過在上位機中設置故障模擬處理模塊，在不需要實際飛行的情況下，對可能的故障進行模擬，從而觀察飛行控制器是否能對突發情況做出應變方案，并根據模擬結果對飛行控制器進行調節，從而提高飛行控制器的穩定性和安全性。

在一些實施例中，上位機包括虛擬傳感器；故障模擬處理模塊包括：通信故障模擬單元，用于中斷數據采集卡與上位機的通信連接；傳感器故障模擬單元，用于修改虛擬傳感器的傳感器數據；動力系統故障模擬單元，用于修改待仿真的飛行控制器的控制信號數據。