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1．概述

無人機飛控科研平臺是集教學與科研目的為一體的多功能實驗臺，其在滿足日常學生教學實驗的同時，兼顧無人機飛行控制及力學等學科專業的科學研究。平臺主要由實時仿真器、三維飛行視景系統、地面站系統、遙控器和飛控板組成。

2．系統特點

基于Links-RT實時仿真系統的無人機飛控科研平臺具有如下特點：

1.???????基于模型的設計思路；

2.???????支持多旋翼、固定翼等小型無人機飛控系統設計驗證；

3.???????支持飛控快速控制原型

4.???????支持PIXHAWK和APM

a)???????提供專門的SIMULINK模塊庫，包括傳感器、舵機、GPS、控制模式、鏈路接口等；

b)???????支持模型預測控制、滑模變結構等復雜控制算法的直接代碼生成；

c)???????支持控制器自定義參數的在線修改；

5.???????支持硬件在回路仿真試驗

a)???????基于Simulink建立飛機動力學模型；

b)???????實時仿真機和飛控完成硬件閉環；

c)???????支持在線調參和曲線監視。

系統結構設計

無人機飛行仿真實驗平臺采用“上-下”位機架構，上位機是1臺Windows主控計算機，是用戶進行控制系統設計和試驗運行管理的環境；下位機是1臺實時仿真器，運行無人機動力學、傳感器及大氣環境模型實時代碼，并通過I/O通道與飛控板實現連接。具體工作流程如下：

1）試驗人員通過遙控器發送無人機操控指令；

2）飛控板通過接收機接收操控信息，經計算后輸出PWM電調和舵控指令；

3）實時仿真器通過計數器/時鐘卡接收PWM信號，并實時計算無人機動力學模型、GPS和加速度計模型、大氣環境模型等，并通過串口向飛控板反饋GPS和加速度計信號；

4）通過實時仿真器通過以太網向主控計算機發送無人機姿態（俯仰角、偏航角、滾轉角），以及經、緯、高等飛行信息；

5）主控計算機部署四軸運動控制卡，根據接收到的無人機姿態信息，控制三軸驅動器，進而控制三軸轉臺實現與無人機動力學模型輸出姿態的同步運動；

6）飛控板置于三軸轉臺上，集成于飛控板的MEMS陀螺將敏感三軸姿態信息，如此構成閉環飛控回路；

7）主控計算機上面部署的飛行視景軟件將實時顯示無人機動態飛行畫面，同時地面站軟件通過無線鏈路與飛控實現通信。

系統的總體架構如下圖所示：