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无人飞艇飞行控制系统软件设计

陈慧  
【摘要】: 无人自主控制飞艇的研究将大大扩展飞艇的应用领域,目前许多国家都已经相继开展了这方面的研究工作,并且进行了各种飞行验证试验;国内也有一些研究机构和高校开始进行这方面的研究工作,但更多的都只是跟踪国外相关文献资料进行理论研究或者控制律设计仿真,鲜有涉及到完整的自主控制系统方面的设计实施工作。 作者参与了中科院某创新工程项目的飞行控制系统的研究工作,开展了平流层无人飞艇的建模和控制律设计工作,进行了飞行控制系统硬件框架的初步设计工作。在这些工作的基础上,作者独立负责完成了飞行控制系统软件的设计工作,并进行了初步的半实物仿真,仿真结果表明了软件设计的合理性。 本文以无人飞艇为研究对象,围绕着飞行控制系统设计展开研究,重点针对飞行控制软件进行设计,具体工作主要包括如下几方面: (1)开展连续系统控制律的设计工作,独立完成了离散化的处理,并在matlab平台上进行了初步的仿真测试。 (2)开展无人飞艇飞行控制系统平台构建工作,包括硬件平台的设备选型以及集成方案设计,在此基础上完成了软件平台的构建工作,主要是围绕着Linux操作系统的移植开展工作。 (3)重点进行了飞行控制软件的设计工作,包括软件的组成概述、软件结构框图设计、整体流程图分析以及基于Linux多线程的实现设计;在总体设计之后,依次对每个子模块进行详细的功能设计及编程实现。 (4)完成了基于银河实时仿真系统的飞行控制软件功能测试实验,实验结果验证了软件功能的合理性。 本文采用基于Linux操作系统的软件平台,通过对Linux内核的裁剪使得控制系统平台具有小型化、高效性及成本低等特点。 同时,本文控制策略的实现采用层次控制结构设计方法,提高了飞艇飞行控制软件的可靠性,使飞行控制软件系统易实现、易升级、易移植,具有较强的适应性和可重构性。


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