十字翼布局无人机半实物仿真系统设计

都基焱　张振　史巍巍

摘 要： 针对十字翼布局无人机飞行控制系统，设计该无人机半实物仿真系统，阐述了该系统的组成、原理，并介绍了仿真软件。通过对十字翼布局无人机飞行控制系统半实物仿真结果的分析和研究，验证了PID控制律能有效地控制十字翼布局无人机悬停阶段的姿态角和高度。结果表明仿真系统为自动驾驶仪的测试评估提供了平台和依据。

关键词： 十字翼布局无人机； 半实物仿真； 飞行控制系统； PID控制律

中图分类号： TN97?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）05?0018?03

0 引 言

本文所涉及的十字翼布局无人机是一种具有特殊气动布局和功能特点的小型无人机（见图1），它采用非常规十字对称三角翼布局，螺旋桨置于机身上部，四个舵面对称分布于十字翼的底部，可以通过四个对称舵面的任意组合在空中灵活飞行[1?2]。其控制系统在控制模式、系统设计、控制方法和控制对象等方面发生了巨大变化，对飞行控制律方面提出了新的要求。现有的飞行控制律设计方法，难以满足该类型无人机对稳定性、鲁棒性和性能指标等方面的要求，需综合考虑气动布局、结构特点和功能用途等方面的因素，设计适合的飞行控制律以及相应的实验方法，以提高十字翼布局无人机的飞行品质。

由于飞行控制系统的实物实验代价高昂，半实物仿真是该无人机控制系统研制过程中必不可少的环节，是提高该无人机飞行品质的重要途径。与传统的数字仿真系统相比，半实物仿真将实物直接接入仿真回路，提高仿真系统的开效率和系统的仿真精度，具有可控性、可重复性和无破坏性，便于采集实验数据，节省研制经费，缩短研制周期。……