飞机游戏三仿真软件 3.1JSBSim介绍

合集 - 飞飞机(33)

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飞机游戏三仿真软件 3.1JSBSim介绍

目录

• 飞机游戏三仿真软件 3.1JSBSim介绍
  • 1 介绍
  • 2 xml配置文件解析
  • 3 气动力模型
  • 4 基本状态和动作
    • 1 简易demo
    • 2 获取状态空间（状态空间）
    • 3 直接设置初始状态
    • 4 控制指令（动作空间）

1 介绍

JSBSim Open Source Flight Dynamics Model (sourceforge.net)

发布 ·JSBSim-Team/jsbsim ·GitHub

2 xml配置文件解析

【jsbsim学习】飞行器模型配置文件解读 - 知乎 (zhihu.com)

3 气动力模型

【jsbsim学习】标准大气模型 - 知乎 (zhihu.com)

4 基本状态和动作

1 简易demo

import jsbsim

# FDM Initialization 空气动力学模型初始化
fdm = jsbsim.FGFDMExec(None)  # Use JSBSim default aircraft data.

# FDM Initialization 空气动力学模型初始化
self.fdm = jsbsim.FGFDMExec(None)

# Aircraft Loading 加载飞机模型
self.fdm.load_model(fdm_aircraft)

# FlightGear Visualization 可视化
if fdm_fgfs is True:
    self.fdm.set_output_directive('./data_output/flightgear{}.xml'.format(fdm_id))
        
# Velocity Initialization 速度初始化
self.fdm['ic/vc-kts'] = fdm_ic_v

# Position Initialization 位置初始化
self.fdm["ic/lat-gc-deg"] = fdm_ic_lat
self.fdm["ic/long-gc-deg"] = fdm_ic_long
self.fdm["ic/h-sl-ft"] = fdm_ic_h

# Attitude Initialization 姿态初始化
self.fdm["ic/psi-true-deg"] = fdm_ic_psi
self.fdm["ic/theta-deg"] = fdm_ic_theta
self.fdm["ic/phi-deg"] = fdm_ic_phi

##########################
## Model Initialization ##
## 模型初始化            ##
self.fdm.run_ic()       ##
##########################

# Turning on the Engine 启动引擎
self.fdm["propulsion/starter_cmd"] = 1



# First but not Initial 第一帧设置（初始状态）
self.fdm.run()
self.fdm["propulsion/active_engine"] = True
self.fdm["propulsion/set-running"] = -1

# Number of Frames 帧数
self.nof = 1

2 获取状态空间（状态空间）

• 位置 ： 横轴，纵轴，竖轴 坐标 $x,y,z$

  fdm["position/lat-gc-deg"]  # Latitude 纬度
  fdm["position/long-gc-deg"]  # Longitude
  fdm["position/h-sl-ft"]  # altitude
  
  # Earth-centered inertial(feet) 地心惯性坐标系（英尺），与Ecef相比相对静止
  "position/eci-x-ft",  # 指向春分点
  "position/eci-y-ft",  # 左手系决定
  "position/eci-z-ft",  # 指向北极点
  
  # Earth-centered, Earth-fixed coordinate system(feet) 地心地固坐标系（英尺） 
  
  "position/ecef-x-ft",  # 指向经纬度为0的点（本初子午线与赤道的交点）
  "position/ecef-y-ft",  # 左手系决定
  "position/ecef-z-ft",  # 指向北极点
  

• 姿态 ： 俯仰角$\theta$、滚转角$\phi$、偏航角$\psi$

  # 弧度
  fdm["attitude/theta-deg"]  # pitch Yaw 偏航角
  fdm["attitude/phi-deg"]  # rollPitch 俯仰角
  fdm["attitude/psi-deg"]  # yawRoll 翻滚角
  
  #角度
  "attitude/psi-deg"  # Yaw 偏航角
  "attitude/theta-deg"  # Pitch 俯仰角
  "attitude/phi-deg"  # Roll 翻滚角
  

• 速度 ：速度$(u,v,w)$ ，

  载体坐标系（Body Frame，符号b）
  fdm["velocities/p-rad_sec"]  # The roll rotation rates 
  fdm["velocities/q-rad_sec"]   # The pitch rotation rates
  fdm["velocities/r-rad_sec"]   # The yaw rotation rates
  #速度
  "velocities/u-fps" #b 载体坐标系
  "velocities/v-fps"
  "velocities/w-fps"
  
   #局部导航坐标系，东北天ENU坐标系
  "velocities/v-north-fps"
  "velocities/v-east-fps"
  "velocities/v-down-fps"
  
  "velocities/h-dot-fps"#高度变化
  
  

• 角速度$(p,q,r)$

  #角速度
  'velocities/p-rad_sec'
  'velocities/q-rad_sec'
  'velocities/r-rad_sec'
  

• 翼弦 迎角、侧滑角$AOA,AOS$

  fdm["aero/alpha-deg"]  # The angle of Attack  迎角
  fdm["aero/beta-deg"]  # The angle of Slip 侧滑角
  

• 当前指令

  # controls state 控制指令状态
  fcs/left-aileron-pos-norm' #左副翼
  fcs/right-aileron-pos-norm'#右副翼
  'fcs/elevator-pos-norm'#升降副翼
  'fcs/rudder-pos-norm'#尾舵
  'fcs/throttle-pos-norm'#油门
  
  

3 直接设置初始状态

• 位置 横轴，纵轴，竖轴 坐标

  fdm["ic/lat-gc-deg"] =  # Latitude initial condition in degrees
  fdm["ic/long-gc-deg"] =  # Longitude initial condition in degrees
  fdm["ic/h-sl-ft"] =    # Height above sea level initial condition in feet
  

• 姿态 ： 俯仰角、偏转角、翻滚角

  fdm["ic/theta-deg"] =     # Pitch angle initial condition in degrees
  fdm["ic/phi-deg"] =       # Roll angle initial condition in degrees
  fdm["ic/psi-true-deg"] =  # Heading angle initial condition in degrees
  

• 速度

  fdm["ic/ve-fps"] =  # Local frame y-axis (east) velocity initial condition in feet/second
  fdm["ic/vd-fps"] =   # Local frame z-axis (down) velocity initial condition in feet/second
  fdm["ic/vn-fps"] =   # Local frame x-axis (north) velocity initial condition in feet/second
          
  

• 角速度设置

fdm["ic/q-rad_sec"] = 0  # Pitch rate initial condition in radians/second
fdm["ic/p-rad_sec"] = 0  # Roll rate initial condition in radians/second
fdm["ic/r-rad_sec"] = 0  # Yaw rate initial condition in radians/second

4 控制指令（动作空间）

"fcs/aileron-cmd-norm"  # 副翼
"fcs/elevator-cmd-norm"  # 升降舵
"fcs/rudder-cmd-norm"  # 方向舵
"fcs/throttle-cmd-norm"  # 油门
"fcs/flap-cmd-norm"  # 襟翼
"fcs/speedbrake-cmd-norm"  # 减速板
"fcs/spoiler-cmd-norm"  # 扰流片