飞行器六自由度仿真
《2024年新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》范文
《新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计》篇一一、引言六自由度运动模拟器，以其精确模拟多种复杂动态环境的能力，正逐渐在航空航天、汽车驾驶模拟、虚拟现实、医疗康复等领域展现出广泛的应用前景。
本文将着重对新型六自由度运动模拟器的性能进行分析，并对其设计方法进行详细探讨。
二、新型六自由度运动模拟器性能分析（一）运动性能新型六自由度运动模拟器可以实现平动、转动和复杂运动的模拟，包括前后左右移动、俯仰、翻滚和偏航等。
通过精确的传感器和控制系统，运动模拟器能够准确反映动态环境的真实状态，提高模拟的真实性和可靠性。
（二）动力学性能该模拟器在动力学性能方面具有出色的表现。
其精确的动力学模型能够模拟出复杂的动态过程，为科学研究提供真实可靠的实验数据。
此外，该模拟器还具有高响应速度和低误差率的特点，能够快速响应外部环境的改变，保证模拟的实时性。
（三）环境适应性新型六自由度运动模拟器具有较好的环境适应性。
其结构设计灵活，可根据不同的应用场景进行定制化设计。
同时，该模拟器还具有较高的耐久性和稳定性，能够在各种复杂环境下长时间稳定运行。
三、新型六自由度运动模拟器的设计（一）硬件设计硬件设计是新型六自由度运动模拟器的关键部分。
设计过程中，需要选择合适的电机、传感器和控制模块等部件。
其中，电机是驱动运动模拟器进行各种运动的核心部件，传感器则用于实时监测运动状态，控制模块则负责协调各部件的工作。
此外，还需考虑硬件的布局和结构，以保证其稳定性和可靠性。
（二）软件设计软件设计是实现新型六自由度运动模拟器各项功能的关键。
在软件设计中，需要建立精确的动力学模型，以反映动态环境的真实状态。
此外，还需设计合理的控制算法和界面交互程序，以实现模拟器的精确控制和人机交互。
在编程过程中，应采用模块化设计思想，以提高代码的可读性和可维护性。
（三）系统集成与测试系统集成与测试是新型六自由度运动模拟器设计的最后一步。
在系统集成过程中，需要将硬件和软件各部分进行整合，确保其协同工作。
《2024年六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》范文
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，机械臂已成为自动化生产线上不可或缺的一部分。
六自由度机械臂因其高度的灵活性和适应性，在工业、医疗、军事等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、六自由度机械臂结构及特点六自由度机械臂主要由关节、驱动器、控制系统等部分组成。
其结构包括六个可独立运动的关节，通过控制每个关节的旋转角度，实现空间中任意位置的到达。
六自由度机械臂具有较高的灵活性和工作空间，适用于复杂环境下的作业。
三、控制系统设计（一）硬件设计控制系统硬件主要包括微处理器、传感器、执行器等部分。
微处理器负责接收上位机指令，解析后发送给各个执行器；传感器用于检测机械臂的位置、速度、加速度等信息，反馈给微处理器；执行器则根据微处理器的指令，驱动机械臂进行运动。
（二）软件设计软件设计包括控制系统算法和程序设计。
控制系统算法包括运动规划、轨迹跟踪、姿态控制等，通过算法实现对机械臂的精确控制。
程序设计则包括上位机程序和下位机程序，上位机程序负责发送指令，下位机程序负责接收指令并执行。
四、运动学仿真运动学仿真是指通过数学模型对机械臂的运动过程进行模拟，以验证控制系统的正确性和可靠性。
运动学仿真主要包括正运动学和逆运动学两部分。
（一）正运动学正运动学是指通过关节角度计算机械臂末端的位置和姿态。
通过建立机械臂的数学模型，利用关节角度计算末端执行器的位置和姿态，为后续的轨迹规划和姿态控制提供依据。
（二）逆运动学逆运动学是指根据机械臂末端的位置和姿态，计算关节角度。
通过建立逆运动学方程，将末端执行器的目标位置和姿态转化为关节角度，实现对机械臂的精确控制。
五、实验与分析通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的设计和运动学仿真的正确性。
实验结果表明，控制系统能够实现对机械臂的精确控制，运动学仿真结果与实际运动过程相符。
船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真
船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真船舶拖航系统是一种重要的海上运输设备，在海上货物运输中起到了非常关键的作用，而如何提高船舶拖航系统的操控能力是当前研究的热点。
船舶拖航系统的操纵运动仿真是一种非常有效的工具，可以模拟出各种不同的船舶拖航运动，对于提高系统的操纵能力具有重要意义。
船舶拖航系统的六自由度操纵运动是指在三个轴向分别进行平移和旋转的运动。
这六个自由度是：横向平移、纵向平移、垂直平移、绕X轴旋转、绕Y轴旋转和绕Z轴旋转。
在实际操作中，船舶拖航系统的操纵运动非常复杂，需要通过软件仿真来模拟出各种不同情况下的运动模式。
实现船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真需要使用专业的仿真软件，如MATLAB/Simulink、ADAMS等。
这些软件具有良好的仿真性能和精度，可以精确地模拟出船舶拖航系统的各个运动指标。
以MATLAB/Simulink为例，其基于多体动力学理论，可以对船舶拖航系统进行六自由度动力学仿真，包括运动方程、力学方程和动力学方程等。
在进行船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真时，需要考虑各种常见因素，并对其进行参数设置。
通常需要设置船舶的结构参数、物理参数、环境参数和控制参数等，以便精确地进行仿真分析。
其中结构参数包括船舶的长、宽、高等尺寸信息；物理参数包括船舶的质量、重心、惯性矩等；环境参数包括海洋水流、波浪等外部环境影响；控制参数包括船舶的操纵系统和控制策略等。
在仿真系统中，可以使用多种不同的仿真模式，如驱动模式、跟踪模式和预演模式等。
驱动模式是指在实际操纵情况下，通过对船舶各项指令进行控制，模拟出其对应的运动模式。
跟踪模式是指模拟出船舶跟随目标物体进行拖航操作的情况。
预演模式是指在不同环境条件下，模拟出船舶在某些特殊情况下的运动模式，以便用于系统优化和改进等方面。
总之，船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真是一种非常重要的技术手段，对于提高船舶拖航系统的操纵能力具有重要意义。
六自由度平台
六自由度平台简介六自由度平台是一种具有六个自由度的机械装置，用于模拟某种特定的运动或操作。
它由一个固定的基座和一个可运动的平台组成，平台可以在六个方向上进行运动。
这些方向分别是平移运动的x、y和z轴以及旋转运动的绕x、y和z轴。
工作原理六自由度平台的工作原理基于平台上的六个自由度。
通过控制这些自由度的运动，可以实现平台的任意姿态和位置。
六自由度平台通常由六个执行机构组成，每个执行机构负责控制平台上的一个自由度。
这些执行机构可以是液压马达、电动推杆或转动电机等。
通过改变这些执行机构的运动方式和速度，可以控制平台的姿态和位置。
在六自由度平台上，平台和基座之间通常有一个连接机构。
这个连接机构被设计为可以使平台相对于基座在六个方向上运动，并且能够支持所需的载荷。
常见的连接机构包括球接头、万向节等。
六自由度平台在许多领域都有重要的应用。
以下是一些典型的应用领域：航天航空领域在航天航空领域，六自由度平台可以用于模拟和测试航天器和飞行器的运动和操纵。
通过控制平台的自由度，可以模拟各种姿态和操纵条件，以帮助设计和验证飞行器的控制系统。
机器人领域在机器人领域，六自由度平台可以用于模拟和测试机器人的运动和操作。
通过控制平台的自由度，可以模拟各种机器人的运动和操作场景，以帮助设计和验证机器人的运动控制算法。
模拟训练领域在模拟训练领域，六自由度平台可以用于模拟各种训练场景，如飞行模拟器、驾驶模拟器等。
通过控制平台的自由度，可以模拟各种实际场景下的运动和操作，以帮助训练人员提高技能和应对各种情况。
在医疗领域，六自由度平台可以用于模拟和测试医疗设备的运动和操作。
通过控制平台的自由度，可以模拟各种医疗设备的运动和操作，以帮助医生和护士熟悉设备的使用和操作步骤。
总结六自由度平台是一种具有六个自由度的机械装置，通过控制平台的自由度，可以实现平台的任意姿态和位置。
它在航天航空领域、机器人领域、模拟训练领域和医疗领域等许多领域都有广泛的应用。
F16半物理仿真实验指导书(4)
相关术语：状态变量： V T ——总速度，m/s α ——迎角，rad β ——侧滑角，rad φ ——滚转角，rad θ ——俯仰角，rad ψ ——偏航角，radp——机体轴滚转角速率，rad/s q——机体轴俯仰角速率，rad/s r——机体轴偏航角速率，rad/s E x ——关于地球的x 轴，m E y ——关于地球的y 轴，m E z ——关于地球的z 轴，m pow——功率设定，%控制变量： e δ ——升降舵偏转角，rad a δ ——副翼偏转角，rad r δ ——方向舵偏转角，rad参数： ρ ——大气密度，kg/m 3b ——参考翼展，mc ——平均气动弦长，m lT C ——总滚转力矩系数 mT C ——总俯仰力矩系数 nT C ——总偏航力矩系数 T X C ——总轴向力系数 T Y C——总侧力系数 T Z C——总升力系数T F ——总发动机推力，Ng ——重力加速度，m/s 2E h ——发动机角动量，kg.m 2/sx I——滚转转动惯量，kg.m 2y I——俯仰转动惯量，kg.m2z I——偏航转动惯量，kg.m2I——惯性积，kg.m2xzI——惯性积，kg.m2xyI——惯性积，kg.m2yzL——滚转力矩，N.mM——俯仰力矩，N.mN——偏航力矩，N.mm——飞机总质量，kgM——马赫数p——静压，Pasq——动压，PaS——机翼参考面积，m2u——沿机体轴x方向的速度分量，m/s v——沿机体轴y方向的速度分量，m/s w——沿机体轴z方向的速度分量，m/s T——温度，Kx——飞机重心位置，mcgx——参考重心位置，mcgrX——轴向力分量，NY——侧力分量，NZ——垂直力分量，N第一章飞机模型描述1.1飞机动力学本节推导出了F-16战斗机的非线性动态模型。
表1-2提供了有关质量和几何数据。
这些推导的基础是[Blakelock,1991]，[Cook,1997]，[Lewis and Stevens,1992]。
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真一、本文概述随着机器人技术的快速发展，六自由度机械臂作为一种重要的机器人执行机构，在工业自动化、航空航天、医疗手术等领域得到了广泛应用。
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真研究对于提高机械臂的运动性能、优化控制策略以及实现高精度操作具有重要意义。
本文旨在深入探讨六自由度机械臂控制系统的设计原理与实现方法，并通过运动学仿真验证控制系统的有效性和可靠性。
本文将首先介绍六自由度机械臂的基本结构和运动学原理，包括机械臂的正运动学和逆运动学分析。
在此基础上，详细阐述六自由度机械臂控制系统的总体设计方案，包括硬件平台的选择、控制算法的设计以及传感器的配置等。
接着，本文将重点介绍控制系统的核心算法，如路径规划、轨迹跟踪、力控制等，并分析这些算法在六自由度机械臂运动控制中的应用。
为了验证控制系统的性能，本文将进行运动学仿真实验。
通过构建六自由度机械臂的运动学模型，模拟机械臂在不同工作环境下的运动过程，并分析控制系统的实时响应、运动精度以及稳定性等指标。
本文将总结六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真的研究成果，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为六自由度机械臂控制系统的设计与优化提供理论支持和实践指导，推动机器人技术在各领域的广泛应用和发展。
二、六自由度机械臂基本理论六自由度机械臂，又称6DOF机械臂，是现代机器人技术中的重要组成部分。
其理论基础涉及机构学、运动学、动力学以及控制理论等多个领域。
六自由度机械臂之所以得名，是因为其末端执行器（如手爪、工具等）可以在三维空间中实现六个方向上的独立运动，包括三个平移运动（沿、Y、Z轴的移动）和三个旋转运动（绕、Y、Z轴的转动）。
机构学基础：六自由度机械臂的机构设计是其功能实现的前提。
通常，它由多个连杆和关节组成，每个关节都有一个或多个自由度。
通过合理设计连杆的长度和关节的配置，可以实现末端执行器在所需空间内的灵活运动。
再入体六自由度半实物仿真软件系统设计
ｐｙｉ ｌ ｂｕ ｔ ｎ Ｃ ｒ Ｎ ｈｓ ａ ｎ ｔ ｉ ｏ＇ ｃ ｓ ａｏ ￣ ｒ
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Ｓ ｒＡｔ ｎ 詹 ｂｍ ￣ｏ ｉ
在 飞行控 制技 术 的研究和控 制 系统 的设计过 程 中 ，半实物仿 真 显得 尤为重 要 特别是
在飞行器系统的研制过程中，是仅次于飞行试验的权威试验鉴定方法。由于飞行器在再入 飞行过程中，气动参数、姿态角、攻 有、侧滑角、舵偏 角等参数变 化范围大 ，并相互影 响，造成姿态控制系统中各通道之间的严重交连和气动参数的严重非线性 二 自由度仿真 三 技术已不适用，必须开展制导系统和姿控系统联合六 自由度半实物仿真试验的研究，以验 证控制系统没计方案是否正确、设计 指标是 否满足要求、考核飞行软件的正确性与可靠 睦。半实物仿真软件系统的设计好坏将直接影响仿真试验的成功与否。
网络支持环境为 瞰 ： 公司的 Ⅱ 嗣 网络软件，采用１】 Ｉ 【） Ｐ网络协议，将不同的机 ， 型、不同的操作系统连接在一起，使各种平台可以实现资源共享号陕 速有效的数据交换。
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ＭＩ Ｏ 微 机 ＣＲ Ｎ Ｐ 兼 容机 Ｃ Ｐ 兼容机 ｃ Ｗｉｄｗｓ ｎｏ ＮＴ操 作系 统 Ｗ ｉｄｗｓ ８ 操 作系 缝 Ｗ ｉｄ ｗｓ９ 操 作 系 ｎｏ ９ ｎｏ ５
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ａ ．为用户提供交互式 的仿真环境 ；②执 行偶 Ｅ ｅ ｔ’— 一 ’ ｃ ［ ｘｃ ｅ ｕ ｎ ，其 中仿 真执行程序 Ⅺ 在 Ｙ — ２上运行并控制仿真 ；交互执行程序 ￣ＦＸ Ｃ运行在主控机上并控制 Ｈ Ｆ ｒ Ｅ Ｅ
飞行器仿真系统的设计与实现
飞行器仿真系统的设计与实现在现代空中交通中，飞机的安全性和稳定性极为重要。
为了确保航班的平稳运行，飞行员需要接受严格的培训和训练，熟练掌握飞行技能。
然而，成本高昂的实地训练和模拟器训练的存在仍然使其难以全面推广。
因此，飞行器仿真系统应运而生。
飞行器仿真系统是一种应用于飞行员培训和教育的高科技系统，它可以准确地模拟各种不同的气象条件，飞机性能和控制系统，从而提供一个真实的飞行环境。
具有仿真灵活性高、动态性强、成本低等特点，被广泛应用于飞行员培训、新型飞行器设计和测试、飞行控制系统设计和测试等领域。
本文将介绍如何设计和实现一款飞行器仿真系统。
一、系统结构飞行器仿真系统可分为两个部分：一是飞行器模型，二是仿真软件。
1.飞行器模型飞行器模型是仿真系统的基础。
它由机身、翼面、引擎、底盘、舵面等部分组成，塑造了飞行器的外部形态。
根据飞行器的大小、用途和操作需求，模型可以分为不同的规模和类型。
例如，一些大城市的机场需要大型客机的模型，而一些小型航空俱乐部则可以使用更小的教练机或通用机模型。
可以使用三维建模软件来设计和制作飞行器模型。
2.仿真软件仿真软件是仿真系统的核心，是用于模拟飞行器在不同地点、不同气象条件下飞行而产生的运动与反应的软件。
它通过计算和模拟飞行器的运动和加速度、飞行员的操纵输入、环境、气象和其他因素等因素来生成动态的媒体输出。
有许多商业和自由软件可供选择，例如X-Plane、FSX、Prepar3D、FlightGear等。
二、系统设计在设计仿真系统时，需要进行以下几个方面的考虑：飞行器模型，数据输入输出，控制和汽车驾驶舱。
1.飞行器模型在设计飞行器模型时，需要注意以下几个方面：(1)尽可能地还原真实飞行器的外形和内部结构(2)保证飞行器的质量、重心和惯性矩等数据的准确性(3)设计飞行器的六自由度模型(4)考虑飞行器的特性和性能，例如机身的空气动力学、飞机的机动性、起飞/着陆过程的仿真等。
2. 数据输入输出仿真系统需要接受来自飞行员和其他控制站的指令，同时需要向用户提供各种信息。
六自由度Stewart平台参数化建模及优化
哈尔滨理工大学学报JOURNAL OF HARBIP UNIPERSIFY OF SCIFNCE AND TECHNOLOGY第26卷第1期2021年2月Vol. 26 No. 1Fed. 2021六自由度Stewart 平台参数化建模及优化方旭光1 张为1 郑敏利1 陈金国2,朴明健1(1.哈尔滨理工大学机械动力工程学院，哈尔滨154080；4.莆田学院机电工程学院，福建莆田381140)摘要：飞行模拟器是一种训练飞行员的地面模拟设备，能够逼真地再现真实环境中飞机的飞行状态，具有精度高、承载能力大、安全可靠、使用灵活等优*。
飞行模拟器通常采用六自由度StewaP 平台，其运动特性是影响本身性能的关键指标。
首先建立六自由度StewaP 平台的参数化模型，设计其运动轨迹并进行试验研究，分析多种结构参数并确定平台的基本尺寸；其次根据基本尺寸建立完整的三维模型，并分析其空间运动状态；最后对其进行运动学、动力学仿真分析并研究整体的性能。
六条支腿的伸缩量轨迹*和五次多项式拟合曲线基本重合，其伸缩运动符合五次多项 式规律，保证了速度和加速度不发生较大的突变，从而确保了上运动平台的稳定性。
关键词:飞行模拟器;StewaP ;参数化；运动学；动力学DOI : 15.15938/j. jhusP 4221.41.419中图分类号：TH122文献标志码：A 文章编号：1053-2683(2521)51-0566-11Parametric Modeling and Optimization of Six-DOF Stewart PlatformFANG Xr-guang 1, ZHANG Wei 1, ZHENG Min-H 1, CHEN Jin-guo 1, PI A O Ming-jian(1. School of Mechanical and Power EnvineePnv : Harbin University of Science and Technolovy : Harbin 130085 , Chino ；2. Institute of Mechanical and Electrical EnyineePno, Putian Univevity ,Putian 381195 , Chino)Abstract : Flight simulator is a yaand simulator for training pilots. It cun yiUcXy apaXbcy Oo aight status ofaircraft in real enviaxment. It has tho advantayos of high uccurucy , larpo cuoyiny capucita , safetf and alUPiUty ,and I —ibliUty. Flight simulator usuUly usos SU-DOF ( siv U —ao of freedom , Six-DOF) Stewart platOrm , and itsmotion characteostics are tho key indicators affecting Us perfovnanco. FUsOy, tho parameteozed model of tho SU i DOF StewaP plaOovn is estaPlished , its trajectop is desiyned and tested , and vaooxs stmctnral parameters areanalyzed and tho basic dimensions of tho platfovn are Uetevnined ; suondly , a completo threo-dimensional model isostadlished xccordiny to tho stmctnral parameters : and its spatial motion state is analyzed ; finUly , tho kinematicsand Uyyamics simulation analysis is curoed out and tho ovarall peOormanco is stubied. Tho trajectory points of tho six Tys are buUUly coinciput with tho fitting cuao of tho quintic polyyomial , and tho movement of tho six Tys is in xccordanco with tho quintic polyyomial Tw , which ensuros that tho speed and uccoTratiox do no- huva larpomutations : thus ensuony tho sOdiUto of tho uppor moving platOrm.Keywois ： aight simiOTor ; StewaP ; parameteozatiox ; kinematic ; Uyyamics收稿日期：2519 -54 -58基金项目：国家自然科学基金（5175146）；国家自然科学基金（51775 1 0CAD/CAM福建省高校工程研究中心开放课题（K251759）.作者简介：方旭光（1992—）男，硕士研究生；张 为（1977—）,男，博士，教授.通信作者：郑敏利（1994—）,男，博士，教授,E-ma2：zh —vmmdl63@168. com.第1期方旭光等:六自由度Stewart平台参数化建模及优化67 0引言在实际交通工具上训练驾驶技术时，一般会受天气、场地、、的导致训练实现,甚至出现极其的状况。
飞机六自由度模型及仿真研究
飞机六自由度模型及仿真研究一、本文概述随着航空工业的快速发展和飞行器设计的日益复杂化，对飞机动力学特性的理解和分析变得越来越重要。
其中，飞机的六自由度模型是理解和分析飞机动力学特性的基础工具。
本文旨在深入探讨飞机六自由度模型的建立过程，以及基于该模型的仿真研究。
我们将首先介绍飞机六自由度模型的基本概念和理论框架，然后详细阐述模型的建立过程，包括动力学方程的推导、运动学方程的构建以及控制逻辑的设计。
在此基础上，我们将展示如何利用该模型进行仿真研究，包括飞行轨迹的模拟、飞行稳定性的分析以及飞行控制策略的优化等。
我们将总结飞机六自由度模型及仿真研究的重要性，并展望未来的研究方向和应用前景。
本文的目标读者包括航空工程领域的学者、工程师以及研究生，希望通过本文的阐述，能够帮助读者更好地理解和掌握飞机六自由度模型及仿真研究的相关知识和技术。
我们也希望本文的研究能够对飞行器设计、飞行控制以及飞行安全等领域的发展提供一定的理论支持和实践指导。
二、飞机六自由度模型建立在飞行动力学中，飞机的运动可以分解为六个自由度：三个沿坐标轴的平动（纵向、横向和垂直）和三个绕坐标轴的转动（滚转、俯仰和偏航）。
六自由度模型的建立是飞行仿真研究的基础，它能够全面、准确地描述飞机的空间运动特性。
我们需要定义飞机的坐标系和参考坐标系。
通常采用机体坐标系来描述飞机的姿态和运动，而地面坐标系或惯性坐标系则用于描述飞机的位置和速度。
在机体坐标系中，飞机的滚转、俯仰和偏航运动可以通过欧拉角来描述。
接下来，根据牛顿第二定律和动量矩定理，建立飞机的运动方程。
这些方程包括沿三个坐标轴的平动方程和绕三个坐标轴的转动方程。
平动方程描述了飞机的加速度与所受合力的关系，而转动方程则描述了飞机的角加速度与所受合力矩的关系。
在建立运动方程时，需要考虑飞机的质量、质心位置、惯性矩等参数，以及作用在飞机上的各种力（如重力、推力、升力、阻力等）和力矩（如滚转力矩、俯仰力矩、偏航力矩等）。
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1 引言
现在的战争已不是过去大刀长矛的时代，他早已成为国家综合实力的体现，这很大程度取决于军事高科技。
这其中导弹作为精确打击的利器关乎国家的战略安全。
而研究其包括导弹在内的飞行器精确制导与控制便显得十分的重要。
飞行器最优制导规律研究是进行武器系统总体方案论证和提高制导性能及精度的关键技术之一。
而要进行制导规律最优性研究一方面需要研究合适的制导规律,另一方面需要进行接近实际情况的全面的大量的仿真研究。
仿真验证包括建模与仿真两个方面。
在大型工程的方案论证阶段甚至包括实际研制的各个阶段，都要进行仿真检验以论证可行性、合理性和最优性。
仿真技术在工程应用特别在高端武器系统总体设计和方案论证中具有极为重要的作用。
对制导问题的研究在国外倍受重视。
在公开发表的文献中,专门讨论制导规律方面的研究论文很多，可见制导规律的研究是非常重要的。
但是仅有理论研究是远远不够的，因为设计的所谓最优制导规律大都是把实际系统进行了大量简化情况下推导出来的，因而与实际情况差别较大。
也就是说理论上是最优的制导规律或参数在实际系统中不一定是最优的。
因此,必须建立接近实际状态的数学模型和仿真软件。
通过仿真计算确定出制导系统的最优参数及制导规律的控制效果，才能最终确定制导规律的最优性。
目前国内外这类问题研究主要存在下列三个问题:其一是模型被简化。
从众多公开发表的文献资料看,大都是把控制系统简化为一阶、二阶、或三阶等根模型来推导制导规律,并据此模型进行仿真计算。
其二是把飞行器的六自由度空间运动状态简化为平面运动状态进行仿真研究，以这种把飞行器运动限制在平面范围内进行仿真计算是有局限性的。
其三是在全弹道数字仿真中仅选取几个特征点参数来代表全弹道的气动力参数，这些参数要表征全弹道动态过程是比较片面的，因而仿真结论的可信度是比较差的。
若把飞行器看成一个刚体，则它在空间的运动，可以看做是质心的移动和绕质心的转动的合成运动。
质心的移动取决于作用在飞行器上的力，绕质心的转动则取决于作用在飞行器上相对于质心的力矩。
在飞行中，作用在飞行器上的力主要有：总空气动力、发动机的推力和重力等。
作用在飞行器上的力矩有：空气动力引起的空气动力矩，由发动机推力(若推力作用线不通过飞行器质心时)引起的推力矩等。
作用在导弹上的空气动
力和空气动力矩在其他条件相同的情况下，取决于飞行器的气动外形。
飞行器的推力，是由发动机内的燃气流以高速喷出而产生的反作用力等组成。
推力是飞行器飞行的动力。
火箭发动机推力只与火箭的飞行高度有关，而与火箭的其他运动参数无关，它的大小主要取决于发动机的性能参数。
根据万有引力定律，所有物体之间都存在着相互作用力。
飞行器在空间飞行就要受到地球、太阳、月球等等的引力。
对于贴近地球表面的大气层内飞行的飞行器，所以只计地球对其引力。
在考虑地球自转的情况下，除了受地心的引力外，还要受到因地球自转所产生的离心惯性力。
然而，高速飞行的飞行器一般是薄翼细长体弹性结构，因此有可能产生气动力和结构弹性的相互作用，造成弹体外形的弹性或塑性变形；操纵机构(如空气动力舵面)的不时偏转也相应改变飞行器的外形。
同时运动着的飞行器也不是常质量的，对于装有火箭发动机的导弹，工作着的火箭发动机不断地以高速喷出燃料燃烧后的产物，使导弹的质量不断发生变化；对于装有空气喷气发动机的导弹来说，一方面使用空气作为氧化剂，空气源源不断地进入发动机内部，另一方面燃烧后的燃气与空气的混合气又连续地往外喷出。
由此可见，每一瞬时工作着的反作用式发动机内部的组成不断地发生变化，即装有反作用式发动机的导弹是一个变组成系统。
由于导弹的质量、外形都随时间变化，因此研究导弹运动不能直接应用经典动力学理论，而采用变质量力学来研究，这比研究刚体运动要繁杂得多。
研究导弹的运动规律时，为使问题易于解决，可以把导弹质量与喷射出的燃气质量合在一起考虑，转换成为一个常质量系，即采用所谓“固化原理”，指在任意研究瞬时，设把变质量系的导弹视为虚拟刚体，把该瞬时在导弹所包围的“容积”内的质点“固化”在虚拟的刚体上作为它的组成。
同时，把影响飞行器运动的一些次要因素通常也略去，如弹体结构变形对运动的影响等。
这时，在这个虚拟的刚体上作用有如下诸力：对该物体的外力(如气动力、重力等)、反作用力(推力)、哥氏惯性力(液体发动机内流动的液体由于导弹的转动而产生的一种惯性力)、变分力(由火箭发动机内流体的非定态运动引起的)等。
其中后两种力较小，也常被略去。
采用了“固化原理”，可把所研究瞬时的变质量系的导弹的动力学基本方程可写成常质量刚体的形式，这时，要把反作用力作为外力来看待，把每研究瞬时的质量取代原来的常质量。
研究飞行器绕质心转动运动也可以用同样方式来处理。
为了验证这些问题，本文对六自由度飞行器进行了建模与仿真研究。
2 六自由度飞行器对象建模
2.1 飞行器质心动力学模型仿真
做如下假设：认为飞行器不仅是刚体，且质量是常数；假设地面为惯性参考系，即假设地坐标为惯性坐标；忽略地球曲率，把地球看成平面；假设重力加速度不随飞行高度而变化；假设机体X轴和Y轴处于飞行器对称面内，因此惯性积Jxz和Jxy等于0。
根据设计要求，我们来建立仿真飞行器质心运动动力学和飞行器绕质心转动的动力学方程的数学模型。
2.1.1 飞行器作用力仿真模块
由于质心的运动动力方程是建立在弹道坐标系上的，根据
{m dV
dt
=p cosαcosβ−X−mg cosθ
mV dθ
dt
=P(sinαcosγv+cosαsinβsinγv)+Y cosγv−Zsinγv−mgcosθ
mV cosθdψv
dt
=P(sinαsinγv−cosαsinβcosγv)+Y sinγv+Z cosγv
(2.1)
将2.1方程三项作为一个向量来考虑，将右边作为力的分量F x，F y，F z，则为：
[dV dt
dθdt
dψv dt ]
=
[
F x
m
⁄
F y
mV
⁄
−F z mV cosθ
⁄]
=[
100
01V⁄0
00−1V cosθ
⁄
][
F x
F y
−F z
]/m
(2.2)
对上式2.2进行积分，可以算出来V，θ，φv，具体建立simulink仿真框图如下：。