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基于三轴转台的飞行器控制制导仿真系统设计与实现

发布时间:2017-09-09 19:25

  本文关键词:基于三轴转台的飞行器控制制导仿真系统设计与实现


  更多相关文章: 飞行仿真 图像处理 导引律 IMU初始对准 C++Builder 6.0


【摘要】:地面仿真是飞行器研发过程中的一个重要环节,它能够对飞行器的设计方法的合理性进行实际验证,检查系统整体及各分系统是否满足性能指标要求,并对飞行器的最终定型产生重要影响。本课题以导弹为假想研究对象,基于实验室的小型三轴转台开发了一套飞行仿真实验系统,设计并实现了三个实验项目,分别对目标的识别捕获及追踪、多种导引律性能以及IMU初始对准过程进行了实验验证。本系统分为软硬件两大部分,软件为主体部分,硬件为辅助部分。硬件部分主要包括一台计算机、转台的三个框架及各自的驱动电机、电机驱动器、运动控制卡、目标模拟器、摄像头、IMU组件以及串口通讯设备,其中目标模拟器由靶标及其驱动电机和LED灯组成,用来模拟目标的运动,摄像头用来模拟导弹的导引头,可对目标进行识别与捕获并引导导弹追踪目标以及最终实现对目标的攻击,串口用来支持计算机与LED灯之间以及计算机与IMU之间的数据通讯。软件部分采用Borland C++Builder 6.0作为开发环境,作为系统中枢将各硬件部分有机地整合到一起,实现方案中设计的各个功能。主要完成的工作为开发串口通讯模块;开发光电跟踪系统实验项目,主要涉及到图像处理、电机控制以及绘制曲线;开发导引律比较研究系统实验项目,主要涉及到交战模型设计、导引算法、绘制图形及曲线、数据分析;开发IMU初始对准系统实验项目,主要涉及到数据滤波、电机控制以及绘制曲线;保存数据文件;设计ini参数配置文件;开发友好的人机交互界面,直观地展现数据及系统运行状态,便于用户操作该系统。经过调试与测试,本系统基本实现了方案中设计的功能,运行良好。软件模块化程度高,方便程序编写、移植及修改,并留出了部分接口,可由用户根据需要改用其它算法或参数,对进一步开发飞行仿真实验项目具有重要意义。
【关键词】:飞行仿真 图像处理 导引律 IMU初始对准 C++Builder 6.0
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V211
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第1章 绪论9-14
  • 1.1 课题来源9
  • 1.2 课题的研究背景和意义9-10
  • 1.3 国内外研究现状分析10-13
  • 1.3.1 国外研究现状10-11
  • 1.3.2 国内研究现状11-12
  • 1.3.3 国内外文献综述12-13
  • 1.4 本文主要研究内容13-14
  • 第2章 系统整体论述14-27
  • 2.1 飞行仿真系统整体设计14-15
  • 2.2 串口通讯模块的设计与实现15-19
  • 2.2.1 串口通讯模块整体架构16-17
  • 2.2.2 串口通讯模块的实现17-19
  • 2.3 电机控制功能的设计与实现19-23
  • 2.3.1 脉冲方向控制模式19-21
  • 2.3.2 串口控制模式21-23
  • 2.4 配置文件23-25
  • 2.5 自定义消息25-26
  • 2.6 本章小结26-27
  • 第3章 光电跟踪系统27-40
  • 3.1 系统整体设计27-29
  • 3.2 模拟目标运动29
  • 3.3 目标识别与图像处理29-39
  • 3.3.1 图像处理基本概念表述30-32
  • 3.3.2 目标识别机制32-33
  • 3.3.3 图像处理算法的具体实现33-37
  • 3.3.4 系统工作状态展现37-39
  • 3.4 本章小结39-40
  • 第4章 导引律比较研究系统40-51
  • 4.1 制导系统及导引律40-45
  • 4.1.1 制导系统40-41
  • 4.1.2 比例导引律41-43
  • 4.1.3 导引律参数设计43-45
  • 4.2 交战模型及制导仿真算法45-47
  • 4.2.1 交战模型45-46
  • 4.2.2 制导仿真算法46-47
  • 4.3 实验结果及数据分析47-50
  • 4.3.1 图形化实验结果48-49
  • 4.3.2 数据分析49-50
  • 4.4 本章小结50-51
  • 第5章 IMU初始对准系统51-62
  • 5.1 平台惯导中的基本概念51-55
  • 5.1.1 平台惯导基本原理51-52
  • 5.1.2 导航相关坐标系52
  • 5.1.3 初始对准误差分析52-53
  • 5.1.4 初始对准方法53-55
  • 5.2 水平粗对准实验55-61
  • 5.2.1 系统整体设计55-57
  • 5.2.2 串口数据的解析57-59
  • 5.2.3 数据滤波59
  • 5.2.4 实验结果59-61
  • 5.3 本章小结61-62
  • 结论62-63
  • 参考文献63-67
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果67-69
  • 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杨学颖;周建业;;计算机补码概念探究[J];河南科技学院学报(自然科学版);2011年03期

2 江建国;温少营;张瑞楠;;基于双缓冲技术的GDI+无闪烁绘图[J];计算机应用;2012年S2期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 邹秀斌;三轴仿真转台关键技术研究[D];合肥工业大学;2005年

2 王书廷;卫星及气浮台质量特性的在线辨识算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

3 李强;三轴仿真转台设计及动力学研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

4 初宏亮;光电跟踪转台的光学系统研究[D];长春理工大学;2012年

5 孔洁;电液三轴飞行转台控制系统软件设计[D];哈尔滨工业大学;2012年

6 乔敏娟;无人机飞行仿真转台控制系统研究[D];长春理工大学;2014年



本文编号:822322

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