飞行器制导控制系统建模与仿真（基于MWORKS）课件 第4章 基于MWORKS的飞行器非线性模型建立与仿真分析.pptx

第4章

Sysplorer环境中的

飞行器非线性仿真模型建立1

课程目录1、典型飞行器的动力学运动学非线性模型23、Sysplorer飞行器控制系统建模常用模块4、基于Sysplorer的飞行器非线性仿真模型建立2、Sysplorer建模环境的基本使用方法

3典型飞行器的动力学运动学非线性模型飞行器的动力学数学模型是对飞行器运动动态过程的描述，利用这一模型可以得出飞机在不同环境下对操纵的响应。在飞行器制导控制系统设计中，需要通过飞行动力学模型进行制导控制系统的仿真验证。在对飞行器进行动力学运动学建模时，需要根据飞行器的弹道特点和仿真试验目的，建立不同精细程度的非线性数学模型。飞行动力学建模的一般步骤：选取合适的坐标系建立飞行器质心运动和绕质心运动的动力学、运动学微分方程，根据坐标变换关系建立几何关系方程建立作用在飞行器上的空气动力和力矩的函数关系，以及发动机推力的函数关系建立控制系统的数学模型，以及导航制导与控制算法的数学描述针对不同的应用场景，有时还需要加入飞行环境的数学模型和目标运动的描述等额外条件

4典型飞行器的动力学运动学非线性模型飞行器飞行动力学数学模型围绕飞行器的运动方程建立，还包括输入输出变量和外干扰，以及飞行环境条件。输入变量有方向舵和发动机推力，输出变量有线位移、速度、加速度和飞行姿态等，外干扰包括大气扰动、飞行条件等。飞行动力学模型具有复杂的内部动态关系，表现在飞行器的一个输入控制变量将影响多个输出变量，而一个输出变量可能受多个输入变量的影响。

5典型飞行器的动力学运动学非线性模型本节以近程防空导弹为例，介绍适用于固定翼飞机和近程导弹的六自由度非线性数学模型。弹道坐标系下的飞行动力学方程组一般由质心动力学、绕质心的动力学、质心运动学和绕质心的运动学方程组成。在这些方程中，飞行器质量和转动惯量都看作是随时间变化的已知函数。方程的输出量（即所求参数）共15个，包括：飞行速度大小；：弹道倾角、弹道偏角；：飞行器在机体坐标系下的角速度；：飞行器地面坐标系下的位置坐标；：俯仰角、偏航角、滚转角；：攻角、侧滑角、弹道滚转角；因此，还需要3个补充方程，这些方程可由姿态角之间的关系得到，也称为几何关系方程。

6典型飞行器的动力学运动学非线性模型综上所述，得出弹道坐标系下的飞行器六自由度运动方程组质心动力学绕质心的动力学

7典型飞行器的动力学运动学非线性模型综上所述，得出弹道坐标系下的飞行器六自由度运动方程组质心运动学绕质心的运动学

8典型飞行器的动力学运动学非线性模型综上所述，得出弹道坐标系下的飞行器六自由度运动方程组几何关系

9典型飞行器的动力学运动学非线性模型如果飞行器的气动对称面与竖直平面重合，并且质心也在竖直平面内运动，则称这种运动为纵向运动。飞行器的纵向运动方程组为

课程目录1、典型飞行器的动力学运动学非线性模型103、Sysplorer飞行器控制系统建模常用模块4、基于Sysplorer的飞行器非线性仿真模型建立2、Sysplorer建模环境的基本使用方法

11典型飞行器的动力学运动学非线性模型Sysplorer建模环境的基本操作启动Sysplorer打开Syslab在Syslab工具栏中单击“Sysplorer”按钮启动Sysplorer如果直接打开Sysplorer程序，则不支持与Syslab互相调用。

12典型飞行器的动力学运动学非线性模型界面介绍六自由度机械手模型路径为：Modelica.Mechanics.MultiBody.Examples.Systems.RobotR3.fullRobot

13系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer界面介绍快速工具访问栏功能区

14系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer界面介绍右侧菜单栏

15系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer界面介绍模型浏览器

16系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer界面介绍组件浏览器

17系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer界面介绍图形建模视图

18系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer界面介绍文本建模视图

19系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer界面介绍组件参数窗口

20系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer界面介绍文档浏览器

21系统建模仿真环境—MWORKS.Sysplorer