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            EEPW首頁(yè) > 工控自動(dòng)化 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 將HIL應(yīng)用于無(wú)人機(jī)制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制

            將HIL應(yīng)用于無(wú)人機(jī)制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制

            作者:FranciscoAlarcónRomero 時(shí)間:2013-01-29 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

              挑戰(zhàn):

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/141528.htm

              在目標(biāo)硬件上搭建一個(gè)系統(tǒng),在實(shí)時(shí)控制仿真環(huán)境中,來(lái)驗(yàn)證無(wú)人飛機(jī)(UAV)的制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制(GNC)算法。

              解決方案:

              在開(kāi)發(fā)的早期階段,開(kāi)發(fā)一個(gè)硬件在環(huán)()測(cè)試環(huán)境來(lái)測(cè)試無(wú)人機(jī)GNC解決方案。

              測(cè)試環(huán)境是軟件仿真和飛機(jī)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)中間步驟,對(duì)于無(wú)人機(jī)GNC軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程非常關(guān)鍵。通過(guò)環(huán)境,工程師可以在一個(gè)可控的仿真環(huán)境中對(duì)無(wú)人機(jī)軟件進(jìn)行測(cè)試。同時(shí),它也能加速設(shè)計(jì),縮短開(kāi)發(fā)周期。

              通過(guò)HIL環(huán)境,工程師可以發(fā)覺(jué)軟件仿真(主要是同步和定時(shí))中沒(méi)有出現(xiàn)的問(wèn)題,從而避免現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的故障,并增加無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)的安全性。

              我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)通用的HIL平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)驗(yàn)證控制和導(dǎo)航算法。這個(gè)HIL測(cè)試環(huán)境完全集成在一個(gè)基于模型的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期中(見(jiàn)圖1)?! ?/p>

             

              基于模型的開(kāi)發(fā)

              首先我們?cè)O(shè)計(jì)編改了無(wú)人機(jī)平臺(tái),將其用于仿真,并將控制器和算法部署至硬件中。

              我們根據(jù)基于模型的設(shè)計(jì)理念來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真來(lái)說(shuō)這是一個(gè)可靠方便的方法。使用代碼自動(dòng)生成工具可以使我們減少設(shè)計(jì)時(shí)間,輕松完成對(duì)于測(cè)試架構(gòu)的重復(fù)利用,以及快速系統(tǒng)原型,從而形成一個(gè)連續(xù)的確認(rèn)和驗(yàn)證過(guò)程。

              構(gòu)架的目的包括:在不同的硬件平臺(tái)上不用任何改變即可對(duì)模型重復(fù)利用;對(duì)設(shè)計(jì)測(cè)試套件模型進(jìn)行重復(fù)使用以驗(yàn)證目標(biāo)系統(tǒng);將透明模型完全集成到目標(biāo)硬件中,并創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)的,快速的流程,將自動(dòng)生成的代碼集成到目標(biāo)硬件,從而使得控制工程師無(wú)需軟件工程師的參與,即可以快速測(cè)試模型(見(jiàn)圖2)?! ?/p>

             

              對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目,我們使用Simulink®公司的MathWorks軟件(我們還使用了Esterel Technologies公司的SCADE套件)開(kāi)發(fā)了模型任務(wù),并使用MathWorks和Real-Time Workshop®公司的軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編碼。我們需要兩次不同的編改:在無(wú)人機(jī)中進(jìn)行測(cè)試及執(zhí)行的算法是由ANSI C代碼編寫(xiě)的,仿真無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)行為的數(shù)學(xué)模型將通過(guò)LabVIEW仿真接口工具包轉(zhuǎn)換至 LabVIEW軟件動(dòng)態(tài)庫(kù)中。

              在最終的系統(tǒng)中,我們使用多個(gè)LabVIEW I/O模塊來(lái)仿真一些無(wú)人機(jī)航空電子和邏輯傳感器以及激勵(lì)器接口。

              LabVIEW Real-Time

               是一個(gè)基于PC的平臺(tái),可用于測(cè)試,測(cè)量和控制,能夠在不同的接口和總線中提供高帶寬和超低的執(zhí)行延時(shí)。在這個(gè)案例中,需要在一個(gè)復(fù)雜的無(wú)人機(jī)模型中運(yùn)行,該模型會(huì)在實(shí)時(shí)中以動(dòng)態(tài)庫(kù)的形式被執(zhí)行。 在系統(tǒng)中使用PXI模塊能讓我們使用無(wú)人機(jī)上完全一樣的接口進(jìn)行HIL仿真。所以,我們會(huì)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)完全相同的配置驗(yàn)證GNC算法處理單元。這對(duì)于一些使用純仿真不足以捕捉所有硬件相關(guān)問(wèn)題(例如信號(hào)噪音,錯(cuò)誤和同步問(wèn)題)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是十分重要的。

              仿真器

              通過(guò)Spirent GSS8000 仿真器,我們能夠仿真并生成用戶選擇的GNSS星座衛(wèi)星所發(fā)出的相同的射頻信號(hào)。這些信號(hào)會(huì)以飛行實(shí)驗(yàn)相同的方式傳送到無(wú)人機(jī)上真實(shí)的傳感器,并能仿真慣性傳感器(加速度計(jì)和回轉(zhuǎn)儀)。我們可以指定不同的情況,降級(jí)信號(hào),指定天線模式及模擬IMU傳感器錯(cuò)誤。


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            關(guān)鍵詞: NI PXI GPS HIL

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