[发明专利]一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法

说明书

本发明公开了一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法，包括步骤：一、搭建电动伺服系统模型、飞行控制算法模型、敏感元件模型、飞行器运动模型；二、配置模型之间数据交互的参数映射关系；三、基于多学科联合的各个模型同步推进仿真时间、进行数据交换，实现飞控系统的多学科联合仿真；四、获取飞控系统数字仿真所需的姿态和过载运动信号。本发明将机械间隙、铰链力矩和静摩擦力矩等结构动力学、伺服系统控制算法、电机电磁学、飞控系统控制算法、飞行器运动等特性全面反映到飞控系统仿真模型中，对现有仿真方法进行改进，弥补了现有数字仿真方法未考虑飞控系统中电机电磁、结构动力学和控制算法等之间的多学科耦合影响，与实际不相符的缺陷。

技术领域

本发明涉及电机电磁、控制工程、机械系统、软件工程等领域，具体涉及一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法。

背景技术

飞控系统是涉及电机电磁、控制工程、机械系统、软件工程等多学科多领域的复杂工程系统，各学科的特点和设计方法也有所区别，飞控系统通常由多个功能相对独立的单机组成，这些单机通过接口进行数据通讯，协同工作，与此同时飞控系统更趋于集成化和一体化；

飞控系统当前的数字仿真方法是通过对各子系统单机独立分析，从而形成统一的数学描述模型，在此基础上再进行数字仿真，这种方法对子系统单机间交联耦合考虑较少，无法真实反映飞控系统中电机电磁、结构动力学和控制算法等之间的多学科耦合影响，而各单机的建模分析也需要在单机原型开发出来以后方可进行，一定程度上加长了飞控系统研制周期。

综上所述，当前飞控系统数字仿真方法不能涵盖全部学科领域，为了弥补现有数字仿真方法的缺陷，将各个学科仿真软件联合到一起，本发明提出了一种仿真时将电机电磁、结构动力学和控制算法三个学科同时联合的飞控系统数字仿真方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法，综合各学科仿真软件的优点，解决飞控系统当前数字仿真方法中存在的缺陷。

为了达到上述的目的，本发明提供一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法，包括步骤如下：

步骤一、搭建电动伺服系统模型、飞行控制算法模型、敏感元件模型、飞行器运动模型；所述电动伺服系统模型搭建电机电磁模型、电动伺服控制算法模型、机械传动结构动力学模型；

步骤二、配置模型之间数据交互的参数映射关系；所述飞行控制算法模型传递控制信号至电动伺服系统模型，控制信号控制电动伺服系统模型工作；所述电动伺服系统模型传递偏角信号至飞行器运动模型，驱动飞行器运动模型进行微分方程解算；所述飞行器运动模型传递姿态和过载运动信号至敏感元件模型，敏感元件模型进行模型解算；所述敏感元件模型传递速率陀螺信号和加表信号至飞行控制算法模型，从而实时调节飞行控制算法模型控制信号；

步骤三、基于多学科联合的各个模型同步推进仿真时间、进行数据交换，实现飞控系统的多学科联合仿真；

步骤四、获取飞控系统数字仿真所需的姿态和过载运动信号。

上述一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法，其中，所述步骤一中，搭建电机电磁模型时，根据电机的定子冲片材料属性、绕组匝数线径、铁芯长度、转子磁钢牌号、轴材料属性，获得电机电磁模型。

上述一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法，其中，所述步骤一中，搭建电动伺服控制算法模型时，根据不同的电动伺服控制算法搭建相应的控制模型；考虑电机的霍尔信号转换模块，实现根据电机转角计算电机的霍尔信号值。

上述一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法，其中，所述步骤一中，搭建机械传动结构动力学模型时，考虑机械传动的间隙值、摩擦系数、负载力矩对结构动力学模型的影响。

上述一种基于多学科联合的飞控系统数字仿真方法，其中，所述步骤一中，搭建飞行控制算法模型，包括俯仰通道、偏航通道、滚动通道。