CN113589706A - 直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及实时数值仿真、网络通信、计算机编程和视景显示技术领域,为提出一种直升机后缘襟翼虚拟仿真平台,集成实时仿真、数据展示、数据存储、视景显示等功能为一体,用于验证后缘襟翼控制下的振动特性。为此,本发明采取的技术方案是,直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法,基于WPF的用户界面框架开发上位机主控软件对仿真数据进行实时监控与管理;利用Unity 3D开发视景软件,模拟智能旋翼直升机悬停、前飞等状态下的振动、噪声特性,并将开发的场景嵌入主控软件中进行展示,同时虚拟场景可以接收主控软件发送的数据指令进行三维立体展示。本发明主要应用于直升机后缘襟翼虚拟仿真场合。
Description
技术领域
本发明涉及实时数值仿真、网络通信、计算机编程和视景显示等领域,尤其涉及到一种基于Simulink Real-Time的直升机后缘襟翼控制虚拟仿真平台验证。具体涉及直升机后缘襟翼控制虚拟仿真系统。
背景技术
直升机振动水平过高一直是直升机工业面临的最严峻的挑战之一。直升机振动作用环境,不仅会降低直升机结构部件疲劳强度,影响机载设备正常工作,还会干扰飞行员正常工作,严重时还会导致生理和心理疾病。旋翼是直升机振动的最主要来源。自上世纪70年代以来,欧美研究机构广泛地进行了以降低直升机振动、噪声、提高直升机飞行性能为目标的旋翼主动控制技术研究。伴随着智能材料的不断发展,20世纪80年代开始进行智能材料与电控相结合的主动控制技术研究,称之为智能旋翼技术。其中带有主动控制后缘襟翼(ACF,Actively Controlled Trailing Edge Flap)的智能旋翼是当前研究的一个热点,它是在直升机旋翼桨叶的后缘上附加可以按给定规律作偏转运动的小翼面,通过对襟翼的控制来改变旋翼的气动力,从而减小桨毂交变载荷,达到降低机体振动水平的目的。后缘襟翼控制技术具有非常大的发展潜力,尤其是在建模和控制算法方面,由于襟翼的发展方向逐渐走向集成化,多片化,精确化,势必要求更加复杂和有效的控制技术才能满足发展的需求。
为了验证后缘襟翼控制算法的有效性,就需要有一套可行的控制仿真系统,其中用到的仿真技术就显得尤为重要。传统的仿真技术分为全数字仿真和半实物仿真。全数字仿真主要通过借助MATLAB等数学仿真软件构建研究对象的数学模型,根据控制策略编写控制算法,在计算机上对模型及控制算法进行数学解算,获取被控对象输出的状态数据及曲线。半实物仿真则是将全数字仿真回路中的控制器或被控对象等部分组件替换为硬件实物,并通过自动代码生成技术转换为实时仿真程序,在实时硬件设备中进行实时仿真模拟,通过串口等通信方式与硬件实物构成闭环控制进行仿真验证。根据硬件实物组件的不同,半实物仿真又可分为快速控制原型(Rapid Control Prototype,RCP)仿真和硬件在回路(Hardware In The Loop,HIL)仿真。其中,基于被控对象实物与模拟控制器构成的仿真回路称为RCP仿真,基于模拟被控对象与实物控制器构成的仿真回路称为HIL仿真。常用的实时仿真设备有Speedgoat、dSPACE、Simulink Real-Time,虽然Speedgoat、dSPACE二者相比于Simulink Real-Time具有实时性更强、仿真精度更高的优势,但其作为商业产品,定价都过高。
作为传统仿真技术,虽然半实物仿真比起全数字仿真得到的仿真结果更加真实,但其数据结果显示同样只局限于数字与曲线,缺乏更加直观的可视化表达效果,实验人员无法全面直观的了解直升机后缘襟翼的工作状态。随着计算机图形学的发展,虚拟视景仿真技术逐渐成熟起来。虚拟视景仿真技术是在传统的数字仿真技术的基础上,基于三维图形引擎构建虚拟仿真场景以及将数字仿真结果作为数据进行驱动,从而得到以图形化的形式输出的仿真动画,使仿真结果具有更加直观的效果。视景仿真软件诸如OpenGL、OGRE等开发周期长,难度大,开发门槛较高,随着游戏引擎的不断发展,Unity 3D、Unreal等作为免费开源游戏引擎逐渐成为视景仿真的主力软件,解决了视景仿真场景开发中的许多复杂问题。
综上所述,本发明针对直升机后缘襟翼控制开发虚拟仿真平台,具有实际意义。目前研究的后缘襟翼控制算法主要集中在高阶谐波控制方面,本发明采用基于H∞方法的鲁棒高阶谐波控制来验证仿真平台的实时性和有效性;考虑到平台搭建的成本问题,本发明采用Simulink Real-Time宿主机-目标机双机模式,成本较低且具有实时性;基于Unity 3D开发视景仿真场景,实现后缘襟翼动态可视化,结合上位机主控软件分析实验数据,科研人员将会更加便捷、准确地判断控制系统的性能。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明旨在提出一种直升机后缘襟翼虚拟仿真平台,集成实时仿真、数据展示、数据存储、视景显示等功能为一体,用于验证后缘襟翼控制下的振动特性。为此,本发明采取的技术方案是,直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法,基于WPF的用户界面框架开发上位机主控软件对仿真数据进行实时监控与管理;利用Unity 3D开发视景软件,模拟智能旋翼直升机悬停、前飞等状态下的振动、噪声特性,并将开发的场景嵌入主控软件中进行展示,同时虚拟场景可以接收主控软件发送的数据指令进行三维立体展示。
基于Simulink Real-Time宿主机-目标机双机模式搭建实时仿真环境,实现步骤如下:
(1)目标机配置:目标机必须通过特制的U盘启动才能调用和运行Simulink Real-Time目标的实时内核,使用FlashBoot软件配置启动盘,设置一系列目标机环境属性,包括不同目标机的IP地址及端口号;
(2)仿真模型构建:基于实际测试需求在Simulink中搭建模型,并根据直升机智能旋翼整体系统的各个模块功能,对模型进行拆解,分成控制器和控制模型两部分,分别下载到目标机中;
(3)目标应用程序创建:设置RTW(Real-Time Workshop)模式下的实时仿真参数,之后通过启动盘启动目标机的实时内核,在Simulink窗口中选择Model ConfigurationParameters窗口进行配置,对Simulink模型进行编译生成可执行的C代码,并可将其下载到目标机中运行;
(4)网络通信配置:在MATLAB命令窗口中输入:slrexplr,在打开的SimulinkReal-Time Explorer窗口中添加TargetPC节点,点击Properties,在Host-to-Targetcommunication下拉菜单中设置目标机网络属性。
上位机主控软件分为用户显示界面和底层业务逻辑模块,用户显示界面由控件组成,使用XAML语言开发,是与用户进行交互的界面,负责实时数据、曲线和视景等仿真信息的显示并响应用户的输入,底层业务逻辑模块使用C#语言开发,负责数据模型之间的交互,包括实时仿真、视景展示、数据库、网络通信功能模块。
主控软件中,仿真初始化配置主要负责设置一台或多台仿真目标机的IP地址及端口号,与目标机建立网络通信,同时将实时仿真程序下载至对应目标机中进行实时仿真;仿真进程控制负责在与目标机建立连接后控制整体仿真的运行状态;仿真数据管理负责保存实验数据以及读取实验数据进行历史曲线回放;仿真状态显示负责显示目标机的连接和运行状态,有利于实验人员判断实验状态从而进行调节;视景回放负责在读取完数据库中仿真数据后进行Unity视景的动画回放。
实时仿真程序主要负责主控软件与实时仿真环境之间的数据传输,具体流程为:
(1)加载动态链接库,即在工程中引用XpcFramework.dll文件,从而可以调用其中的API函数库;
(2)建立以太网通讯连接,通过点击仿真初始化配置中的xPC目标机配置和xPC连接用户按钮即可建立宿主机与目标机之间的连接;
(3)下载实时仿真程序,点击仿真初始化配置中的模型下载按钮即可选择对应的dlm文件下载到对应目标机中进行仿真;
(4)在前述几步完成之后,点击开始仿真按钮调用xPCRun()函数开始仿真;
(5)最后点击停止仿真按钮调用xPCStop()函数结束仿真;
视景展示模块主要负责Unity仿真视景的展示,通过将视景软件生成的exe文件嵌入主控软件中来实现,当未开始仿真时,可以点击主控界面中的按钮进行离线模拟演示,包括直升机模型切换、飞行、后缘襟翼展示等功能;开始仿真后,Unity视景将会在实验人员选择的直升机模型的前提下进行数据驱动的实时视景仿真,主控软件将后缘襟翼偏转角等信息传输给视景软件,视景软件接收到数据信息后模拟后缘襟翼运动状态;
数据库模块主要负责实验仿真数据的存储和读取操作,方便历史数据分析以及视景回放,其存储和读取界面如图7所示。本平台数据库基于MySQL开发,用来存储仿真实验的仿真模型、控制算法、实验日期等信息。存储仿真数据的工作流程如图8所示,首先点击连接数据库按钮,连接成功后将会出现图7a的界面,实验人员输入本次仿真实验信息,若实验信息无误且仿真数据表单名不重复即可创建本次仿真数据表单,然后从本次仿真数据的临时数组中提取仿真数据,插入表单中,数据存储成功后便会断开数据库连接。读取仿真数据的工作流程与存储仿真数据类似,连接数据库后,点击数据读取便会出现图7b界面,选择不同数据表单,便可以从仿真数据表单中逐行读取数据。
网络通信模块主要负责主控软件与视景软件之间的数据传输,同时也作为桥梁连接宿主机和目标机。
本发明的特点及有益效果是:
本发明搭建的直升机后缘襟翼虚拟仿真平台,提供了实时仿真验证以及三维视景演示等功能,为后期进行硬件在回路半实物仿真奠定了基础。本仿真平台可复用性极高,可以验证不同后缘襟翼控制算法的实时性和稳定性,只需在宿主机中的MATLAB/Simulink环境下搭建不同控制算法条件下的各个数字模块,就可以通过本仿真平台进行实时仿真验证,同时可以使用主控软件监控并管理仿真数据,以及使用视景软件进行三维视景展示,减少了实验器材的损耗和时间支出成本,具有很高的应用价值。
对比传统的直升机后缘襟翼控制仿真,本发明的优势如下:
(1)传统仿真多集中采用Simulink进行离线数字仿真,缺少实时性,而本发明采用Simulink Real-Time宿主机-目标机的架构搭建实时仿真平台,仿真精度高,实时性好,成本低;
(2)本发明采用WPF技术开发平台上位机软件,并运行在宿主机中,上位机界面比起用MATLAB搭建的界面更加美观,且功能众多,实验人员可以对数据进行监控,同时存储历史数据,以便后期进行性能评估;
(3)传统仿真缺少视景显示,而本发明采用Unity 3D搭建三维场景,并可以将其嵌入主控软件中进行显示,同时可以通过网络通信接收主控软件发出的指令实现交互以及接收仿真数据实现数据驱动的三维实时演示。
本发明可以在直升机旋翼研究领域带来相应的效益。直升机减振降噪一直以来都是直升机研究领域的重点问题,解决途径之一就是改进现有的直升机旋翼。但是使用后缘襟翼控制方式在进行实飞试验前需要大量的其它试验验证,而现有仿真多集中于离线数值仿真,缺乏实时性和可视化效果。本发明在数值仿真的基础上为各种后缘襟翼控制算法验证提供了一种结合了视景仿真的快速控制原形仿真方案,除却可以得到基本数值仿真数据外,还可对算法的实时性、有效性、可行性进行测试和验证,得到数据三维可视化显示效果,从而加快实物系统的研发速度,为直升机后缘襟翼控制的发展提供一个良好的实验平台。
附图说明:
附图1仿真平台总体结构图。
附图2主控软件总体结构图。
附图3主控软件功能图。
附图4实时仿真流程图。
附图5主控软件实时仿真界面图。
附图6主控软件视景展示界面图。
附图7主控软件数据库界面图。图中:a仿真数据存储界面,b仿真数据读取界面。
附图8仿真数据存储流程图。
附图9视景软件总体结构图。
附图10视景演示效果图。
具体实施方式
本发明目的在于提供一种直升机后缘襟翼虚拟仿真平台,集成实时仿真、数据展示、数据存储、视景显示等功能为一体,用于验证后缘襟翼控制下的振动特性。
本发明采用Simulink Real-Time设计实时仿真方案;基于WPF技术开发上位机主控软件对仿真数据进行实时监控与管理;利用Unity 3D开发视景软件,模拟智能旋翼直升机悬停、前飞等状态下的振动、噪声特性,并将开发的场景嵌入主控软件中进行展示,同时虚拟场景可以接收主控软件发送的数据指令进行三维立体展示,增强仿真的可视化效果,从而验证所采用的控制算法的实时性和可靠性。
本发明搭建的直升机后缘襟翼控制虚拟仿真平台,组成包括Simulink Real-Time实时仿真环境、主控软件、视景显示软件三部分,各部分的技术方案如下:
1.Simulink Real-Time实时仿真环境
针对后缘襟翼控制算法的验证,本发明使用Simulink Real-Time宿主机-目标机的架构搭建实时仿真平台,宿主机下载Simulink模型至目标机中运行控制模型和算法的实时仿真程序,提高算法兼容性和执行效率。同时在WPF中引用适用于C#语言的xPC API-xPCFramework.dll,进行实时仿真数据展示。
2.主控软件
本发明使用C#编程语言,基于微软公司的WPF(Windows PresentationFoundation)技术开发数据监控上位机平台主控软件,构建实时仿真数据可视化用户界面,做到了界面设计和底层开发工作的分离。上位机主控软件运行在宿主机中,集成了仿真初始化配置、进程控制、数据管理、数据监控,视景显示等功能,负责仿真数据的读取、显示、存储等操作,以及与视景软件间的数据传输工作。
3.视景显示软件
本发明基于Unity 3D开发三维视景仿真场景,采用3ds Max建立直升机后缘襟翼三维模型,使用C#编程语言编写逻辑脚本,采用TCP协议与主控软件进行网络通信,接收仿真数据,实现直升机后缘襟翼动态可视化效果。同时视景软件可以嵌入主控软件中进行显示,增加了直观性。
下面结合附图对本发明的技术方案部分作进一步详述。
本发明主要以直升机后缘襟翼控制作为研究对象,设计出一种适用于不同控制算法的虚拟仿真平台。本发明的平台总体结构图如图1所示,包含上位机、Simulink Real-Time实时仿真环境和硬件机构三部分,但本发明不对硬件机构进行进一步描述,只对实时仿真环境、主控软件、视景显示软件三部分进行详细描述。本发明中的上位机部分运行视景显示软件和主控软件,实时仿真环境基于Simulink Real-Time搭建,目标机中运行控制算法的实时仿真程序进行实时仿真,并通过I/O端口与被测试硬件进行连接形成闭环。目标机通过以太网传输数据给主控软件进行数据的实时显示,而主控软件可以集成视景并通过网络通信发送数据驱动视景软件的三维虚拟场景,最终验证控制算法在实时环境下的有效性。具体实现过程如下。
1.Simulink Real-Time实时仿真环境
针对后缘襟翼控制算法的验证需求,本发明基于Simulink Real-Time宿主机-目标机双机模式搭建实时仿真环境。实现步骤如下:
(1)目标机配置。目标机必须通过特制的U盘启动才能调用和运行Simulink Real-Time目标的实时内核。使用FlashBoot软件配置启动盘,设置一系列目标机环境属性,包括不同目标机的IP地址及端口号。
(2)仿真模型构建。基于实际测试需求在Simulink中搭建模型,并根据直升机智能旋翼整体系统的各个模块功能,对模型进行拆解,分成控制器和控制模型两部分,分别下载到两个目标机中。
(3)目标应用程序创建。设置RTW(Real-Time Workshop)模式下的实时仿真参数,之后通过启动盘启动目标机的实时内核,在Simulink窗口中选择Model ConfigurationParameters窗口进行配置,就可对Simulink模型进行编译生成可执行的C代码,并可将其下载到目标机中运行。
(4)网络通信配置。在MATLAB命令窗口中输入:slrexplr,在打开的SimulinkReal-Time Explorer窗口中添加TargetPC节点,点击Properties,在Host-to-Targetcommunication下拉菜单中设置目标机网络属性。
2.主控软件
上位机主控软件总体结构图如图2所示,主控软件基于WPF技术进行开发,分为用户显示界面和底层业务逻辑模块,用户显示界面由控件组成,使用XAML语言开发,是与用户进行交互的界面,负责实时数据、曲线和视景等仿真信息的显示并响应用户的输入,底层业务逻辑模块使用C#语言开发,负责数据模型之间的交互,包括实时仿真、视景展示、数据库、网络通信等功能模块。
主控软件界面功能如图3所示,仿真初始化配置主要负责设置一台或多台仿真目标机的IP地址及端口号,与目标机建立网络通信,同时将实时仿真程序下载至对应目标机中进行实时仿真;仿真进程控制负责在与目标机建立连接后控制整体仿真的运行状态;仿真数据管理负责保存实验数据以及读取实验数据进行历史曲线回放;仿真状态显示负责显示目标机的连接和运行状态,有利于实验人员判断实验状态从而进行调节;视景回放负责在读取完数据库中仿真数据后进行Unity视景的动画回放。
实时仿真模块主要负责主控软件与实时仿真环境之间的数据传输。图4为实时仿真流程图,具体流程为:
(1)加载动态链接库,即在工程中引用XpcFramework.dll文件,从而可以调用其中的API函数库;
(2)建立以太网通讯连接,通过点击仿真初始化配置中的xPC目标机配置和xPC连接用户按钮即可建立宿主机与目标机之间的连接;
(3)下载实时仿真程序,点击仿真初始化配置中的模型下载按钮即可选择对应的dlm文件下载到对应目标机中进行仿真;
(4)在前述几步完成之后,点击开始仿真按钮调用xPCRun()函数开始仿真,其实时仿真数据和曲线如图5所示。图5中a表示无控状态下的振动载荷变化曲线,b表示附加后缘襟翼状态下的振动载荷变化曲线,c为a、b中两曲线叠加后的结果,表示施加控制后,襟翼逐渐产生一个与基准振动载荷幅值相同、相位相反的附加振动载荷,两者叠加后振动载荷逐步减小,d表示H∞控制算法满足加权灵敏度要求,使得当前速度曲线在所有频率上都不超过其上限,保证系统稳定性;
(5)最后点击停止仿真按钮调用xPCStop()函数结束仿真。
视景展示模块主要负责Unity仿真视景的展示,通过将视景软件生成的exe文件嵌入主控软件中来实现,其界面如图6所示。当未开始仿真时,可以点击主控界面中的按钮进行离线模拟演示,包括直升机模型切换、飞行、后缘襟翼展示等功能;开始仿真后,Unity视景将会在实验人员选择的直升机模型的前提下进行数据驱动的实时视景仿真,主控软件将后缘襟翼偏转角等信息传输给视景软件,视景软件接收到数据信息后模拟后缘襟翼运动状态。
数据库模块主要负责实验仿真数据的存储和读取操作,方便历史数据分析以及视景回放,其存储和读取界面如图7所示。本平台数据库基于MySQL开发,用来存储仿真实验的仿真模型、控制算法、实验日期等信息。存储仿真数据的工作流程如图8所示,首先点击连接数据库按钮,连接成功后将会出现图7a的界面,实验人员输入本次仿真实验信息,若实验信息无误且仿真数据表单名不重复即可创建本次仿真数据表单,然后从本次仿真数据的临时数组中提取仿真数据,插入表单中,数据存储成功后便会断开数据库连接。读取仿真数据的工作流程与存储仿真数据类似,连接数据库后,点击数据读取便会出现图7b界面,选择不同数据表单,便可以从仿真数据表单中逐行读取数据。
网络通信模块主要负责主控软件与视景软件之间的数据传输,同时也作为桥梁连接宿主机和目标机。本平台中将主控软件作为服务端,视景软件作为客户端,因为TCP协议是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,而主控软件与视景软件之间的仿真数据传输和交互指令需保证传输的可靠性和时序性,所以选择TCP协议进行网络通信模块开发。
3.视景显示软件
视景软件采用Unity 3D三维游戏引擎开发,其设计总体结构图如图9所示,主要包括虚拟场景模块、图形界面模块、网络通信模块三大模块。
虚拟场景模块所需的直升机后缘襟翼模型,采用专业的三维建模软件3ds Max进行构建,调整好比例及坐标轴后导出为fbx格式,之后就可以在Unity 3D中直接使用此模型;虚拟场景中需要的停机坪、天空盒、直升机噪声等资源均取自Unity Asset Store;视景仿真需要展示直升机整体振动情况以及后缘襟翼偏转状态,所以采用双分屏模式和Cinemachine虚拟相机构建虚拟场景,利于实验人员观察和分析,其演示效果图如图10所示。
网络通信模块主要负责实时仿真数据从主控软件到视景软件的通信传输,采用TCP传输层协议。视景软件充当平台网络架构中的客户端部分,主要功能是向主控软件服务端发起连接请求,建立连接后接收并解析主控软件发送的仿真数据,驱动虚拟场景中的后缘襟翼进行偏转,同时也可以接收主控软件发送的交互指令,选择虚拟场景中的仿真直升机模型进行离线飞行模拟以及观察后缘襟翼动作。
图形界面模块基于Unity 3D自带的UGUI组件进行开发,主要包括初始选择界面和仿真信息展示UI界面。实验人员除了可以在主控软件中实现对视景软件的交互,也可以点击虚拟场景中的按钮实现仿真直升机选择和飞行等功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法,其特征是,基于WPF的用户界面框架开发上位机主控软件对仿真数据进行实时监控与管理;利用Unity 3D开发视景软件,模拟智能旋翼直升机悬停、前飞等状态下的振动、噪声特性,并将开发的场景嵌入主控软件中进行展示,同时虚拟场景可以接收主控软件发送的数据指令进行三维立体展示。
2.如权利要求1所述的直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法,其特征是,基于SimulinkReal-Time宿主机-目标机双机模式搭建实时仿真环境,实现步骤如下:
(1)目标机配置:目标机必须通过特制的U盘启动才能调用和运行Simulink Real-Time目标的实时内核,使用FlashBoot软件配置启动盘,设置一系列目标机环境属性,包括不同目标机的IP地址及端口号;
(2)仿真模型构建:基于实际测试需求在Simulink中搭建模型,并根据直升机智能旋翼整体系统的各个模块功能,对模型进行拆解,分成控制器和控制模型两部分,分别下载到目标机中;
(3)目标应用程序创建:设置RTW(Real-Time Workshop)模式下的实时仿真参数,之后通过启动盘启动目标机的实时内核,在Simulink窗口中选择Model ConfigurationParameters窗口进行配置,对Simulink模型进行编译生成可执行的C代码,并可将其下载到目标机中运行;
(4)网络通信配置:在MATLAB命令窗口中输入:slrexplr,在打开的Simulink Real-Time Explorer窗口中添加TargetPC节点,点击Properties,在Host-to-Targetcommunication下拉菜单中设置目标机网络属性。
3.如权利要求2所述的直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法,其特征是,上位机主控软件分为用户显示界面和底层业务逻辑模块,用户显示界面由控件组成,使用XAML语言开发,是与用户进行交互的界面,负责实时数据、曲线和视景等仿真信息的显示并响应用户的输入,底层业务逻辑模块使用C#语言开发,负责数据模型之间的交互,包括实时仿真、视景展示、数据库、网络通信功能模块。
4.如权利要求2所述的直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法,其特征是,主控软件中,仿真初始化配置主要负责设置一台或多台仿真目标机的IP地址及端口号,与目标机建立网络通信,同时将实时仿真程序下载至对应目标机中进行实时仿真;仿真进程控制负责在与目标机建立连接后控制整体仿真的运行状态;仿真数据管理负责保存实验数据以及读取实验数据进行历史曲线回放;仿真状态显示负责显示目标机的连接和运行状态,有利于实验人员判断实验状态从而进行调节;视景回放负责在读取完数据库中仿真数据后进行Unity视景的动画回放。
5.如权利要求4所述的直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法,其特征是,实时仿真程序主要负责主控软件与实时仿真环境之间的数据传输,具体流程为:
(1)加载动态链接库,即在工程中引用XpcFramework.dll文件,从而可以调用其中的API函数库;
(2)建立以太网通讯连接,通过点击仿真初始化配置中的xPC目标机配置和xPC连接用户按钮即可建立宿主机与目标机之间的连接;
(3)下载实时仿真程序,点击仿真初始化配置中的模型下载按钮即可选择对应的dlm文件下载到对应目标机中进行仿真;
(4)在前述几步完成之后,点击开始仿真按钮调用xPCRun()函数开始仿真;
(5)最后点击停止仿真按钮调用xPCStop()函数结束仿真;
视景展示模块主要负责Unity仿真视景的展示,通过将视景软件生成的exe文件嵌入主控软件中来实现,当未开始仿真时,可以点击主控界面中的按钮进行离线模拟演示,包括直升机模型切换、飞行、后缘襟翼展示等功能;开始仿真后,Unity视景将会在实验人员选择的直升机模型的前提下进行数据驱动的实时视景仿真,主控软件将后缘襟翼偏转角等信息传输给视景软件,视景软件接收到数据信息后模拟后缘襟翼运动状态;
数据库模块主要负责实验仿真数据的存储和读取操作,方便历史数据分析以及视景回放,其存储和读取界面如图7所示。本平台数据库基于MySQL开发,用来存储仿真实验的仿真模型、控制算法、实验日期等信息。存储仿真数据的工作流程如图8所示,首先点击连接数据库按钮,连接成功后将会出现图7a的界面,实验人员输入本次仿真实验信息,若实验信息无误且仿真数据表单名不重复即可创建本次仿真数据表单,然后从本次仿真数据的临时数组中提取仿真数据,插入表单中,数据存储成功后便会断开数据库连接。读取仿真数据的工作流程与存储仿真数据类似,连接数据库后,点击数据读取便会出现界面,选择不同数据表单,便可以从仿真数据表单中逐行读取数据。
6.如权利要求4所述的直升机后缘襟翼控制虚拟仿真方法,其特征是,网络通信模块主要负责主控软件与视景软件之间的数据传输,同时也作为桥梁连接宿主机和目标机。
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