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blueWALL-E/GHV_open

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GHV_open

License: GPL‑2.0 MATLAB GitHub last commit

简介

  GHV_open 是一个面向高超声速飞行器(Generic Hypersonic Vehicle)的开源动力学与 GNC(制导、导航与控制)仿真研究平台。项目包含完整的 6 自由度动力学模型、气动力模型、发动机模型、地球环境以及多种控制算法示例,旨在为研究人员和飞控工程师提供一个可扩展、可复现的高超声速飞行器综合仿真平台。

GHV_open **picture**
图 1:高超声速飞行器动力学仿真平台

背景与依据

  高超声速飞行器的气动参数通常处于保密状态,公开资料相对稀缺且不完整。为避免研究者重复造轮子,并促进社区协作,本平台参考 NASA 于 20 世纪 90 年代公开的 Winged-cone 高超声速飞行器参数进行构建。

项目特点

  • 完整高超声速飞行器6自由度动力学模型
  • 提供多种仿真平台和工况支持:
    • GHV_open_equation.slx:基于 MATLAB 纯公式实现动力学仿真平台
    • GHV_open_toolbox.slx:基于 Simulink / Aerospace Toolbox 动力学仿真平台
    • GHV_open_VarialbeMass_toolbox.slx:考虑发动机推力模型的变质量动力学仿真平台
    • GHV_open_VarialbeMass_elliposid_toolbox.slx:考虑椭球地球的变质量动力学仿真平台
  • 多种控制算法示例:如自适应滑模控制,自适应滑模切换控制算法等
  • 模块化设计:动力学、气动力、控制算法、发动机推力、地球环境等可替换扩展

目录结构

GHV_open
├─ .vscode/ - VS Code 配置文件夹
├─ cache/ - 缓存文件夹
│  └─ .gitkeep - 保留空文件夹的 Git 文件
├─ Control_Schemes/ - 控制方案文件夹
│  ├─GHV_open_VarialbeMass_elliposid_toolbox_MIMO_adaptive_smc.slx - 飞行器变质量椭球地球下自适应滑模控制仿真平台
│  ├─GHV_open_VarialbeMass_toolbox_adaptive_fuzzy.slx - 飞行器变质量下自适应滑模控制仿真平台
│  ├─GHV_open_VarialbeMass_toolbox_MIMO_adaptive_fuzzy.slx - 多输入多输出自适应控制仿真平台 
│  ├─GHV_toolbox_adaptive_fuzzy.slx - 自适应模糊滑模控制仿真平台
│  └─GHV_toolbox_adaptive_sliding.slx - 自适应滑模控制仿真平台
├─ data/ - 数据存放文件夹
├─ docs/ - 飞行器说明文档文件夹
├─ GHV_analysis/ - 飞行器性质分析文件夹
├─ GHV_control/ - 控制算法文件夹
│  ├─ adaptive fuzzy control/ - 自适应模糊控制算法文件夹
│  ├─ FBL_M.m - 反馈线性化控制
│  ├─ lie_solving.m - 反馈线性化中 Lie 导数求解过程
│  └─ Sliding_mode.m - 滑模控制
├─ GHV_model/ - 飞行器动力学与地球环境模型文件夹
├─ .gitignore - Git 忽略文件
├─ draft.m - 草稿文件(git未跟踪 可自行建立)
├─ GHV_Configuration.m - 飞行器基本参数配置文件
├─ GHV_open_equation.slx - 基于 MATLAB 纯公式实现动力学仿真平台
├─ GHV_open_toolbox.slx - 基于 Simulink/Aerospace Toolbox 动力学仿真平台
├─ GHV_open_VarialbeMass_toolbox.slx - 考虑发动机推力模型的变质量动力学仿真平台
├─ GHV_open_VarialbeMass_elliposid_toolbox.slx - 考虑椭球地球的变质量动力学仿真平台
├─ init.m - 初始化加载文件
├─ LICENSE - 许可证
└─ readme.md - 项目说明文档

安装与使用

环境要求

  • MATLAB 2023b+

快速开始(3 步)

Step1—克隆工程

git clone https://github.com/blueWALL-E/GHV_open.git
cd GHV_open

Step2 — 设置飞行器初始配置并初始化路径

编辑 GHV_Configuration.m(飞行器基本参数配置文件),完成后在 MATLAB 命令行窗口中执行:

init  % 加载项目路径与默认配置

Step 3 — 运行仿真平台

根据需求选择以下仿真平台:

  • GHV_open_equation.slx:基于 MATLAB 纯公式实现动力学仿真平台
  • GHV_open_toolbox.slx:基于 Simulink / Aerospace Toolbox 动力学仿真平台
  • GHV_open_VarialbeMass_toolbox.slx:考虑发动机推力模型的变质量动力学仿真平台
  • GHV_open_VarialbeMass_elliposid_toolbox.slx:考虑椭球地球的变质量动力学仿真平台

💡 建议新手从 GHV_open_toolbox.slx 入手;更多控制方法示例见 Control_Schemes/

贡献指南

欢迎任何贡献,包括但不限于(按重要程度排序):

  • 🛠️ 修复各种 bug
  • 🚀 完善发动机模型数据
  • ✈️ 设计高超声速飞行器飞行轨迹
  • 📚 完善说明文档
  • 📈 丰富控制算法
  • 🧩 建立飞行器弹性模型
  • 🌡️ 建立热环境相关模型

流程:

  1. Fork 本仓库
  2. 新建分支 feature/xxx
  3. 提交修改并运行测试
  4. 提交 Pull Request

许可证

本项目采用 GPL‑2.0 许可证。详见 LICENSE

致谢

备注

  请忽略头部注释中的此行代码:

    @Shortcut keys:  ctrl+alt+/ ctrl+alt+z

  此为原作者编辑器自定义快捷键,与本项目无关。

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Dynamics Model of Hypersonic Aircraft (winged-cone)

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