Simulink与Flightgear的倾转旋翼联合仿真

1. 前文回顾

本文开始之前，欢迎先阅读本人之前撰写的 “Simulink与Flightgear联合仿真” 的详细教程，了解联合仿真的主要思路和方法：

Simulink与Flightgear联合仿真详细教程

在上篇联合仿真的基础上，本次再更新一篇倾转旋翼的联合仿真博客，目的在于彻底弄清楚：具有多自由度运动副的飞行器如何联合仿真，使其仿真更逼真。话不多说，还是先看下面倾转旋翼的联合仿真的效果：

Simulink与Flightgear联合仿真演示视频

在讲解倾转旋翼联合仿真前，先对联合仿真做一个小的总结，认为在上篇的基础上，联合仿真的基本思路已经清楚。

Simulink 与 Flightgear 联合仿真总的来说：是 Simulink 仿真飞行器的动力学模型，输出飞行器的经纬度、海拔、以及各运动副（操作舵面）的运动量，通过 Flightgear 的各个配置文件将各运动副的运动与 Simulink 发过来的数据关联起来（这要求清楚 Simulink 发送的数据与Flightgear 接受的数据之间的映射关系），从而驱动 Flightgear 中飞行器按 Simulink 发送过来的状态量去飞行和展示运动副的变化。

2. 倾转旋翼联合仿真

倾转旋翼的联合仿真，和常规的固定翼联合仿真，主要区别在于运动副配置文件XML中关于运动副的定义，常规固定翼的联合仿真，运动副都是单自由度的，比如拉力螺旋桨只有转动运动自由度，而倾转旋翼的旋翼，既有绕旋翼轴的转动运动，还有绕机翼的倾转运动等，所以如何在Flightgear中定义多自由度运动副，是本文的关键。

2.1 Flightgear中的运动副配置文件

通过对 V22-Osprey 原版的XML配置文件阅读分析和自己修改尝试，关于在Flightgear中多自由度运动副的定义，得出如下两点主要结论：
1. 多自由度的运动副，其实是由多个单自由度的运动副组合而成
2. 组合的运动副XML配置文件中，各运动副的定义顺序很重要
典型的，将桨叶参与的多个运动自由度罗列如下：
1. 整个机翼横梁连同两端的发动机组和旋翼组绕机身转动的运动
2. 机翼两端的发动机组和旋翼组绕机翼横梁的倾转
3. 旋翼组绕发动机轴的转动
4. 桨叶变距的转动
5. 桨叶折叠的转动
所以到单片桨叶上，实际参与了以上提到的相对机身的 5 个自由度的运动。配置文件中就要有以上5个自由度运动副的分别定义，运动副1（整个机翼横梁连同两端的发动机组和旋翼组绕机身转动的运动）放在最前面，同理，运动副5（桨叶折叠的转动）定义放在最后面。

2.2 Simulink仿真模型

Simulink 部分和之前的类似，为联合仿真模拟了适合倾转旋翼的飞行过程和运动副变化过程。整体模型如下图所示：

大家用上述的方法尝试倾转旋翼的联合仿真，如有问题，欢迎和我交流。
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