[发明专利]多旋翼机控制器半实物仿真系统

权利要求书

1.一种多旋翼机控制器半实物仿真系统，其特征在于，包括主控计算机、双轴转台和飞控板。

2.根据权利要求1所述的多旋翼机控制器半实物仿真系统，其特征在于，

所述双轴转台与主控计算机连接，接收主控计算机输出的姿态控制信息，根据姿态控制信息进行主轴和倾斜轴的转动；

所述飞控板设置在双轴转台的转台台面上，与主控计算机连接，将测量的姿态运动信息反馈给主控计算机。

3.根据权利要求1所述的多旋翼机控制器半实物仿真系统，其特征在于，

所述主控计算机中设置有前端单元、分析单元和控制器单元，

前端单元将姿态控制偏差传递至分析单元，由分析单元输出飞行控制量，并传递到转台处控制转台旋转，然后由其上固定的飞控板对姿态运动信息进行测量，从而获得姿态控制信息。

4.根据权利要求3所述的多旋翼机控制器半实物仿真系统，其特征在于，

所述前端单元能够获取输入控制指令和测量的姿态运动信息，将输入控制指令和测量信息做差获得姿态控制偏差；

所述输入控制指令为用户通过主控计算机的输入设备直接设定的信息，

所述测量的姿态运动信息由飞控板测量反馈。

5.根据权利要求3所述的多旋翼机控制器半实物仿真系统，其特征在于，

所述分析单元中设置有多个多旋翼机动力学模型，根据多旋翼机飞行状态使用不同的多旋翼机动力学模型。

6.根据权利要求3所述的多旋翼机控制器半实物仿真系统，其特征在于，

悬停状态下纵向通道的多旋翼机动力学模型可以表示为：

悬停状态下横向通道的多旋翼机动力学模型可以表示为：

悬停状态下偏航通道的多旋翼机动力学模型可以表示为：

悬停状态下垂向通道的多旋翼机动力学模型可以表示为：

其中，表示状态量，u、v、w表示飞行器速度沿着Ox_bOy_bOz_b三轴的分量，p、q、r表示飞行器沿着Ox_bOy_bOz_b三轴的角速度，θ、ψ表示飞行器的滚转角、俯仰角、偏航角；

U＝[δ_lat δ_lon δ_dir δ_col]表示控制变量，δ_lat、δ_lon、δ_dir、δ_col分别表示为横向输入信号、纵向输入信号、偏航输入信号和总矩输入信号；

X、Y、Z表示在机体坐标系下三方向上各自的力；

L、M、N表示机体坐标系下三方向上各自的力矩；

g表示重力加速度；

式中，变量带下标参数表示该变量对下标变量求导后获得的气动导数，对于X、Y、Z力而言，气动导数为该变量对下标变量求导后乘以m表示多旋翼机质量；对于L、M、N力矩而言，气动导数为该变量对下标变量求导后乘以该方向转动惯量的倒数；

是纵向通道的电机动力学模型中纵向通道下频率响应在高频段的衰减，τ_lon表示纵向通道输入信号的时间延迟，表征纵向通道多旋翼机高频未建模部分造成的时间延迟；

是横向通道的电机动力学模型中横向通道下频率响应在高频段的衰减，τ_lat表示横向通道输入信号的时间延迟，表征横向通道多旋翼机高频未建模部分造成的时间延迟；

是偏航通道电机动力学模型中偏航通道下频率响应在高频段的衰减，τ_dir表示偏航通道输入信号的时间延迟，表征偏航通道多旋翼机高频未建模部分造成的时间延迟；

是垂向通道电机动力学模型中垂向通道下频率响应在高频段的衰减，τ_col表示垂向通道输入信号的时间延迟，表征垂向通道多旋翼机高频未建模部分造成的时间延迟；

ω_lag表示电机动力学的转折频率，ω_lead表示对偏航通道超前环节的修正，t表示时间。