[发明专利]一种六自由度数学仿真模型的仿真系统及方法

说明书

技术领域

本申请涉及数字仿真领域，更具体地说，涉及一种六自由度数学仿真模型的仿真系统及方法。

背景技术

在开展空中飞行仿真、水面水下航行仿真等各种仿真场合，都离不开被仿真对象的数学模型。对于空中飞行仿真，需要建立飞行器仿真模型，对于水面或水下航行仿真，需要模拟水面或水下航行器模型，这些被仿真对象，通常会包括对质心平动过程的模拟以及对绕质心转动过程的模拟，质心平动过程需要通过三个自由度来模拟，绕质心转动过程需要通过另外三个自由度来模拟，因此需要通过六个自由度来描述被仿真对象的运动过程。

任何一个以六个自由度来描述的数学仿真模型，其基本原理都是依据牛顿运动定律和刚体转动定律推导公式获得数学模型，在建模过程都需要获得作用在物体上的三个方向的合力(对应三个自由度)和三个方向上的合力矩(对应另外三个自由度)。

对于飞行器模型而言，作用在飞行器上的合力，除了有重力、推力，还有气动力，而气动力与飞行器本体外形设计有很大关系，同样，作用在飞行器上的合力矩，除了有重力和推力偏心引起的力矩外，还有气动力作用点不在质心上时引起的力矩，气动力矩也与飞行器本体外形设计有很大关系，这些与气动外形相关的数据，称之为气动数据，同样的道理，要描述水下航行器运动模型，也需要获得水下航行器的水动力数据。

目前六自由度数学仿真模型在进行仿真时所需的源数据，如气动力数据、水动力数据通常情况下需要通过插值法获取，即预先通过实验或计算工具获取多组源数据，进而利用插值法确定当前仿真时步所需的源数据。为了保证仿真精度，需要事先保存足够多的源数据在数据文件中，仿真效率低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种六自由度数学仿真模型的仿真系统和方法，以提高仿真效率。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种六自由度数学仿真模型的仿真系统，包括：源数据在线计算模型、控制模型、六自由度数学仿真模型以及仿真实验模型；

其中，所述源数据在线计算模型用于向所述六自由度数学仿真模型输出所需的源数据；

所述控制模型用于向所述六自由度数学仿真模型输出所需的控制量；

所述六自由度仿真数学仿真模型用于基于所述源数据和所述控制量进行六自由度仿真，输出仿真结果；

所述仿真实验模型用于利用所述仿真结果进行仿真实验，并比较实际仿真实验结果和预设仿真实验结果是否一致；

若否，则向所述源数据在线计算模型输出与比较结果对应的源数据更新指令，以及向所述控制模型发送与比较结果对应的控制量调整指令；

其中所述源数据更新指令用于控制源数据在线计算模型进行源数据的更新计算操作；

所述控制量调整指令用于控制所述控制模型进行控制量调整操作。

优选的，所述源数据在线计算模型包括：

第一指令接收单元，用于接收所述仿真实验模型发送的源数据更新指令；

计算单元，用于基于所述源数据更新指令对所述源数据在线计算模型的模型参数进行调整，并利用调整后的模型参数对源数据进行更新计算；

第一输出单元，用于向所述六自由度数学仿真模型输出源数据。

优选的，所述控制模型包括：

第二指令接收单元，用于接收所述仿真实验模型发送的控制量调整指令；

控制量调整单元，用于向所述六自由度数学仿真模型输出与所述控制调整指令对应的控制量。

优选的，所述仿真实验模型包括：

数据接收单元，用于接收所述六自由度数学仿真模型的仿真结果；

实验单元，用于利用所述仿真结果进行仿真实验，获取实际仿真实验结果；

比较单元，用于比较实际仿真实验结果和预设仿真实验结果是否一致，输出比较结果；

指令输出单元，用于当比较结果不一致时，向所述源数据在线计算模型输出与比较结果对应的源数据更新指令，以及向所述控制模型发送与比较结果对应的控制量调整指令；

其中所述源数据更新指令用于控制源数据在线计算模型进行源数据的更新计算操作；

所述控制量调整指令用于控制所述控制模型对输出的控制量进行调整。

一种六自由度数学仿真模型的仿真方法，包括：

基于源数据在线计算模型输出的源数据以及控制模型输出的控制量进行仿真，输出仿真结果；

利用所述仿真结果进行仿真实验，判断实际仿真实验结果和预设仿真实验结果是否一致；