matlab在航空航天器飞行仿真中的应用

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1、中国交通研究与探柬(2005)一第六J蓐全目交通运输领域青卑学术会讧论文亲Ⅵ7·：{-+¨’’一÷e。’，p天器1行仿真中的应用木刘瑞华(中国民航学院天津市智能信号与图像处理重点实验鸯，天津300300)摘要：简要介绍了MATLAB及其A瞰'sIx髓模块库的基本功能，分析了A贰Isp峨上各主要模块的作用，在Simul／nk环境下建立了导弹飞行仿真模型，对系统进行了仿真并给出了仿真结果。表明A和即a∞模块库是进行航空航天器可视化仿真的有力工具。关键词：MATLAB；Simulink；航空航天；飞行；仿真0引言MATLAB的名称源自MATrixLABo

2、ratory，即矩阵实验室。它是—种以矩阵变量作参数的科学计算软件，可以在W'mdows、Linux和MacOS等系统平台下工作。Nt4JLAB将高性能的数值计算和可视化工具集成在．一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于剩擘斟算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。lVIATLAB核是MATLAB产品家族的基础，它提供了基本的数学算法【ll，如矩阵运算、数值分析算法等，MATLAB集成了2D和3D图形功能，以完成相应数值可视化的工作，并目提供了—种交互式的高级编程语言——{订语言，利用M语言可以通过编写脯啐忑赭函数文件实卿用户

3、自己的算法。由一系列实现相【关功能的函数组成MATLAB工具箱(Toolbox)oSimulink是基于MATLAB的框图设计环境【2】，用来对各种能够用数学来描述的连续、离散动态系统进行建模、分析和防真，例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统等。Simulink提供了利用鼠耐钷放的崩秀建立系统框图模型的图形界面，还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合，几乎可以做到不书写—行代码完成整个动态系统的建模工作。由一系列实现相关功能的框图构成Simulink模块库(Bloekset)。利用M觚AB和Simulink，可以十分方便地完成各种动态系统的

4、建模和仿真。本文主要介绍航空航天模块库Aerospace在飞行仿真中的应用。lAerospace模块库简介Aerospace模块库是由MATLAB6．5版本开始，由其开发商统—打包提供的。它是建立在Sirnulh：Ik基础之上的—个用于航空、航天器及其推进运载系统的建模、集成和仿真的模块库。所提供的预定义模块取自于经典的技术资料和文献，可以实现环境模型、运动方程、调参控制器、单位转换和其他关键功能，对飞机、空间飞行器、卫星、制导武器等系统的建模与仿真。而且所有的Aerospace模块库中的模块都开放其源代码，便于研究人员和工种技术人员根据实际对象进

5、行参数调整。在MATLAB集成环境下，运行acrohib，则可进入aerospace窗口，进行航空航天器仿真框图设计，如图l所示。要利用Aerospace模块库对航空航天器进行仿真，首先需要MATLAB运行环境和Simulink交互环境支持，同时要有利用到控制系统]二具箱(Cona-olSystemToolbox)的有关函数。要进行完备的可视化仿真，还需要由Simulink模型产生C语言代码的实时工作间工具(Real-timeWorkshop)、设计和仿真事件驱动系统的状态流工‘国家自然科学基金资助项目@m2125)。2005·8中国·大连1090

6、簟。部。：戴；：．设。纠遭疆；，。。；刍；；；；辩具(Stateflow)、由MATIJXB和Simullnk产生虚}￡【现实仿真环境的VisualReal畸1二具，以及为嵌人式系统产生执行代码的R刮一TimeWorkshopEmbeddedCoder工其。熙霉鼍!!!!!竺!竺竺?!竺到e·譬q舀t％F■二H馐0I困圈圆圈圈网两i而。。‘而吾、ii：一‘面i一言==而it：品蒯。：iiii‘⋯●：●pI⋯I’0c。”j⋯⋯⋯¨’“+囤IAe卿aee横蟪库Aerospace．BOYJ#：．r1．4i强大的功能，挺供了建立整个W祧真所需的各种飞行器元

7、器件模型#谳。如罔1所示．由左至右乜括下述7个功能模块：运动方程J乍(Equ姐onofMotion)、推进器库(Propulsion)、作动器库(A巾l积翳)、导航制导控制库(GNC)、W诉境库(Enw咖∞t)、参数变换库(n如smmm60fIs)和动画库(Animationk进行航空航天器性能分析厦行业研究时，研究人员可以利用该模块分析在备种环境和资i豫．g-fq：下系皖矧j为和参数约束，也可以(拥预定义的推进装置、导航制导控制、作动器和其他机戴子系统舯系统动态模型模块在同一环境巾综合进行各个部jh罐。2Aerospace模块库中的功能横块如上觥

8、．Aetosl-,acc模埘苹中共有7个功能B{块。提供了航空航天W亍{lg推进系统、控制系统、动力学及作动器模块，提供了