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超机动飞机的数学建模与运动仿真

作　者: 黄智勇
导　师: 姜昱明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 推力矢量非线性控制超机动数学模型运动仿真
分类号: V249.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

超机动能力对于提高现代战斗机的空战效能和生存能力来说至关重要。本文的工作就是围绕超机动飞机的数学建模与运动仿真展开。本文研究的是超机动飞机的飞行仿真,在超机动飞行这种航态下常规气动舵面的效能降低甚至失效,为此,在建立超机动飞机的仿真数学模型时,忽略了常规气动舵面的影响,采用纯推力矢量发动机,只考虑推力矢量控制的方法来建立仿真所需的数学模型。此仿真数学模型为采用双推力矢量发动机的飞机模型,可以提供超机动飞行仿真所需俯仰、偏航与滚转的力与力矩。为了提高计算机仿真的运算速度与实时性,针对仿真的模型特点对现有的采用非线性动态逆方法设计的飞行控制律进行简化,建立了仿真所用的大迎角超机动飞行控制律,并通过“Herbst”机动——检验飞机超机动飞行能力的标准验证动作的仿真,验证了所建立的模型是合理的。最后利用OpenGL在VC++环境下实现了三维场景下的“Herbst”超机动飞行仿真。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 超机动飞机建模简介及其意义  7-8
  1.2 飞机数学建模与仿真的发展现状  8-9
  1.3 论文的内容安排  9-11
第二章超机动飞机的运动仿真数学模型  11-27
  2.1 常用坐标轴系及其之间的关系与转换  11-13
  2.2 飞机运动主要参数的定义  13-14
  2.3 现有六自由度非线性飞机数学模型  14-15
  2.3 超机动飞机的运动仿真数学模型的推导  15-25
    2.3.1 推力矢量  15-17
    2.3.2 推力矢量力和力矩的推导  17-19
    2.3.3 纯推力矢量飞机数学模型的推导  19-21
    2.3.4 四元数法  21-25
  2.4 小结  25-27
第三章超机动飞行的动力学机理和飞行控制律研究  27-43
  3.1 超机动飞行的动力学机理  27-29
  3.2 超机动飞行仿真控制律的研究  29-35
    3.2.1 超机动飞行中非线性控制的必要性  29-30
    3.2.2 非线性动态逆控制的策略和方法  30-32
    3.2.3 快变量回路控制律  32-33
    3.2.4 慢变量回路控制律  33-35
  3.3 “Herbst”机动仿真及结果  35-40
  3.4 小结  40-43
第四章超机动飞行的三维运动仿真  43-57
  4.1 几种超机动动作介绍  43-44
  4.2 三维场景中超机动飞行的仿真  44-55
    4.2.1 三维飞机模型的显示  44-46
    4.2.2 世界变换  46-48
    4.2.3 视变换  48-50
    4.2.4 投影变换  50-51
    4.2.5 在三维场景中实现“Herbst”机动仿真  51-55
  4.3 小结  55-57
第五章结束语  57-59
参考文献  59-63
附录一主要符号表  63-65
致谢  65-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67

超机动飞机的数学建模与运动仿真

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