基于MATLAB的飞行控制系统动态仿真与性能评估平台

资 源 简 介

本项目提供了一个完整的飞行控制仿真平台，集成空气动力学建模、传感器模拟与控制器设计。支持固定翼/多旋翼飞行器的闭环测试，配备时域/频域分析工具，便于评估控制算法性能和抗干扰能力，适用于教学与研究。

详 情 说 明

飞行控制系统动态仿真与性能评估平台

项目介绍

本项目是一个集成化的飞行控制器仿真与测试平台，旨在为固定翼与多旋翼飞行器的控制系统设计提供完整的闭环仿真环境。平台深度融合了高保真度的空气动力学模型、多传感器模拟系统、先进控制器算法以及多维可视化分析工具，支持从参数配置、仿真执行到性能评估的全流程工作。通过该平台，用户可高效地验证飞行控制律的有效性、评估系统在各种环境干扰下的鲁棒性，并生成详尽的定量性能报告。

功能特性

• 多飞行器建模：支持固定翼飞机与多旋翼无人机等多种构型的动力学建模。
• 高精度仿真模块：

- 六自由度刚体动力学：基于质量、惯量等参数构建高精度运动模型。 - 传感器模拟：模拟IMU（陀螺仪、加速度计）、GPS、磁力计等，包含噪声、零偏等误差特性。 - 先进控制算法：集成PID、LQR以及基于四元数与欧拉角的姿态控制律。 - 传感器融合：采用扩展卡尔曼滤波（EKF）进行多源信息融合，提升状态估计精度。

• 环境仿真：可配置风场、大气密度变化等复杂环境条件，测试系统抗干扰能力。
• 全面分析工具：

- 时域分析：绘制姿态、轨迹跟踪误差、控制量等关键变量随时间的变化曲线。 - 频域分析：计算系统的稳定裕度、带宽等频域指标。 - 3D动画演示：实时生成并播放三维轨迹跟踪动画，直观对比实际与期望飞行路径。

• 自动化性能评估：自动计算ISE（积分平方误差）等性能指标，生成综合性评估报告。

使用方法

1. 参数配置：在主入口脚本中设定飞行器模型参数（如质量、惯量）、初始状态、期望轨迹或姿态指令、环境参数以及传感器特性。
2. 启动仿真：运行主入口脚本，平台将自动调用Simulink模型进行闭环动力学仿真。
3. 结果分析：仿真结束后，系统将自动生成预定义的时域/频域分析图、3D动画和性能指标报告。
4. 算法调试：用户可根据分析结果，调整控制律参数或传感器融合算法，并重新仿真以验证改进效果。

系统要求

• 操作系统： Windows 10/11 或 Linux（推荐Ubuntu 18.04+）
• MATLAB： 版本 R2018b 或更高版本，必须安装 Simulink 产品。
• 推荐配置： 为保证3D动画流畅运行，建议计算机配备独立显卡。

文件说明

主入口脚本作为平台的控制中心，承担着核心的流程管理与数据交互职能。其主要功能包括：初始化仿真所需的所有参数与配置；启动并监控Simulink仿真模型的执行过程；在仿真完成后，调用后处理模块对原始数据进行解析与计算，进而驱动各类可视化图表（如时域响应曲线、频域分析图、三维动画）的生成，并最终输出包含关键性能指标的评估报告。