数字孪生技术 第三章 数字孪生技术在无人机系统中的应用.ppt

3.4数字孪生技术在模拟飞行中的应用3.4.2基于数字孪生的飞行效率优化案例（2）飞行效率计算无人机的结构优化是多种设计指标进行综合评估的过程，但各指标之间往往存在冲突，以升阻比和机翼刚度为例，随着翼展长的增加无人机的气动系数增大，但机翼的刚度降低，因此无人机的结构优化过程是在各指标之间寻优的过程。3.4数字孪生技术在模拟飞行中的应用3.4.2基于数字孪生的飞行效率优化案例（3）飞行效率分析无人机的结构优化是多种设计指标进行综合评估的过程，但各指标之间往往存在冲突，以升阻比和机翼刚度为例，随着翼展长的增加无人机的气动系数增大，但机翼的刚度降低，因此无人机的结构优化过程是在各指标之间寻优的过程。3.4数字孪生技术在模拟飞行中的应用3.4.3基于数字孪生的飞行效率优化案例（1）基于知识的传感器故障诊断无使用专家系统进行故障诊断的方法，其核心在于整合传感器的故障信息与领域专家的知识。专家系统主要由知识库、规则库和推理机制三大核心组件构成。这些组件协同工作，以分析传感器的工作状态并识别潜在故障。3.4数字孪生技术在模拟飞行中的应用3.4.3基于数字孪生的飞行效率优化案例（2）基于模型的传感器故障诊断在基于模型的方法中，研究者们借助动态过程模型对输入和输出信号进行细致分析。在此过程中，模型系统产生的信号与实际系统信号之间的差异被定义为“残差”，这一残差中蕴含着丰富的故障信息。通过应用适当的决策函数或规则，可以精确地诊断出存在的故障。3.4数字孪生技术在模拟飞行中的应用3.4.3基于数字孪生的飞行效率优化案例（3）信号处理的传感器故障诊断（4）基于硬件冗余法的传感器故障诊断硬件冗余法，作为一种故障检测技术，通过引入三只或以上的同类传感器来共同测量同一系统参数。这种方法基于多数表决原则，即当多数传感器给出相同读数时，认为该读数为准确值，从而识别出潜在的故障传感器。3.4数字孪生技术在模拟飞行中的应用3.4.3基于数字孪生的飞行效率优化案例（5）基于神经网络法的传感器故障诊断随着神经网络技术的演进，人工神经网络凭借其独特的优势，如强大的自适应能力、泛化能力、非线性映射能力和高效的并行处理能力，已经在无人机传感器的故障诊断领域展现出广泛的应用前景。思考与讨论1.请描述基于传感器的飞机外部数据采集的主要流程，并解释为何这种采集方式对飞行安全至关重要。2.无人机系统内部数据读取时，为何选择合适的通讯协议至关重要？请列举至少两种常用的无人机通讯协议，并简述其特点。3.在无人机系统中，数据存储的重要性体现在哪些方面？请描述虚拟监控系统与数据库之间数据传输的基本过程。4.数字孪生仿真引擎实现框架的主要组成部分是什么？5.数字孪生系统模型建立的基本步骤是什么？6.基于数字孪生的监控如何帮助提高无人机的飞行效率？感谢聆听*第三章数字孪生技术在无人机系统中的应用3.1无人机系统与模拟飞行概述3.3无人机系统数字孪生的建模3.2无人机系统模拟飞行流程3.4数字孪生在模拟飞行中应用第三章3.1无人机系统与模拟飞行概述3.1.1无人机系统概述（1）无人机的定义无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾员，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。（2）无人机的分类?按照平台构型分类：无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等不同无人机。?按用途分类：无人机可分为军用无人和民用无人机。?按尺度分类：无人机可分为微、轻、小、大型无人机。?按活动半径分类：无人机可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。?按任务高度分类：无人机可分为超低空、低空、中空、高空、超高空无人机。3.1无人机系统与模拟飞行概述（3）无人机的性能指标?航程：衡量无人机作战距离的重要指标。与无人机的翼型、结构、动力装置等有关。另外，美军已经在研究无人机空中加油技术，以增加无人机的航程。?续航时间：衡量无人机任务持续性的重要指标。不同类型的无人机系统，对续航时间的要求是相同的。飞机耗尽其可用燃料所能持续飞行的时间称为最大续航时间。?升限：飞机能维持平飞的最大飞行高度叫升限，分为理论升限和实用升限。飞行高度对于军用航空器来说，是保证作战任务完成的重要指标。?飞行速度：飞行速度是衡量无人机飞行能力，甚至是突防、攻击性能的重要数据，包括巡航速度和最大速度。巡航速度是指飞机在巡航状态下的平飞速度，一般是最大速度的70%～80%。?爬升率：在一定飞行重量和发动机工作状态下，飞机在单