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面向数字化设计的无人机飞行控制系统建模与重用技术研究
作 者: 张昕
导 师: 曹云峰
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 武器系统与运用工程
关键词: 飞控系统 数字化技术 异构集成 组件建模 模型重用 信息提取 仿真模型变换
分类号: V249.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
论文以无人机飞行控制系统数字化设计为应用背景,对面向数字化设计的飞控系统建模和模型重用进行了深入研究,具体内容包括:(1)首先介绍了课题的研究背景,提出数字化设计中遇到的模型重用困难问题和原因,然后针对这些问题对国内外的相关研究现状进行了介绍,最后引出了本文的主要内容与结构安排。(2)针对无人机飞控系统对象,对面向数字化设计的建模方法和模型重用理论进行了介绍,最后给出本文的总体设计方案。(3)对飞控系统数字化过程模型描述方法与规范进行深入研究:首先将飞控系统模型按照离散事件系统和连续系统分类描述,基于数字化开发环境在不同开发工具中设计了两类异构模型,然后分情况讨论了两种异构模型的数字化集成封装方法,最后在建模工具中进行了设计阶段模型的验证。(4)针对数字化设计的阶段性,对不同阶段的飞控系统模型重用进行了深入研究:首先研究了在数字化设计中概念、逻辑和数学建模阶段模型的重用方法,其次研究了面向仿真重用的模型组织技术即组件建模,最后为实现仿真阶段的模型重用,研究了仿真模型与组件文件的映射、仿真模型自动化提取和搜索方法。(5)开发了数字化模型重用和模型验证交互平台,以案例无人机飞控系统部件的重用为例,进行了模型库中不同型号的部件模型在模型层和交互仿真层所见即所得的替换实验,部件替换前后的飞控系统的仿真结果论证了模型重用和验证平台在支持飞控系统模型重用方面的性能。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-10 第一章 绪论 10-15 1.1 研究背景及意义 10-11 1.2 国内外相关领域的研究现状 11-14 1.2.1 虚拟样机研究现状 11-12 1.2.2 模型重用研究现状 12-13 1.2.3 小结 13-14 1.3 论文结构与安排 14-15 第二章 面向数字化设计的建模与模型重用理论基础 15-23 2.1 数字化设计和模型重用概念 15-17 2.1.1 数字化设计概念 15-16 2.1.2 模型重用及其在数字化设计中的意义 16-17 2.2 无人机飞控系统数字化建模技术 17-19 2.2.1 基于 Rhapsody 的数字化开发环境 17 2.2.2 典型无人机飞控系统物理部件 17-18 2.2.3 典型无人机飞控系统的逻辑 18 2.2.4 飞行控制系统数字化模型 18-19 2.3 无人机飞控系统仿真模型重用技术 19-22 2.3.1 仿真组件建模概述 19-21 2.3.2 基于 SysML 组件的飞控系统仿真模型重用方法 21-22 2.4 本章小结 22-23 第三章 面向数字化设计的无人机飞行控制系统建模 23-35 3.1 飞行控制系统指令生成器建模 23-26 3.1.1 飞控系统需求分析 23-25 3.1.2 飞控系统指令生成器模型 25-26 3.2 飞行控制系统虚拟部件建模 26-32 3.2.1 飞控系统虚拟部件 Simulink 模型设计 26-28 3.2.2 飞控系统虚拟部件 Rhapsody 封装 28-32 3.3 飞控系统设计阶段模型验证 32-34 3.3.1 从对象构造飞控系统模型验证结构 32-33 3.3.2 飞控系统模型总体验证结果 33-34 3.4 本章小结 34-35 第四章 面向数字化设计的无人机飞控系统模型重用 35-53 4.1 系统阶段性设计中的模型重用 35-39 4.1.1 飞控系统模型设计的阶段性 35 4.1.2 飞控系统概念模型设计阶段中的模型重用 35-37 4.1.3 飞控系统逻辑模型设计阶段中的模型重用 37-38 4.1.4 飞控系统数学模型设计阶段中的模型重用 38-39 4.2 面向仿真模型重用的飞控系统组件建模 39-42 4.2.1 飞控系统接口分析 39-40 4.2.2 飞控系统组件建模 40-42 4.3 系统总体仿真阶段仿真模型重用方法研究 42-52 4.3.1 飞控系统仿真模型重用方案设计 42-43 4.3.2 飞控系统仿真模型提取方法研究 43-47 4.3.3 提取飞控系统仿真组件的数据结构算法 47-50 4.3.4 仿真模型搜索算法研究 50-52 4.4 本章总结 52-53 第五章 数字化设计中模型验证与重用平台的实现 53-60 5.1 交互环境开发工具 53 5.2 飞控系统模型验证平台实现 53-56 5.3 飞控系统模型重用平台实现 56-58 5.4 基于模型验证与重用平台的飞控系统仿真实验 58-59 5.5 本章小结 59-60 第六章 总结与展望 60-62 6.1 工作总结 60 6.2 主要研究成果与创新点 60-61 6.3 前景展望 61-62 参考文献 62-65 致谢 65-66 在学期间的研究成果及发表的学术论文 66
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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 飞行控制系统与导航 > 飞行控制
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