現(xiàn)代航空航天工程是一項高風(fēng)險、高投入、高復(fù)雜度的系統(tǒng)工程，想要研制可靠的機(jī)載、星載系統(tǒng)，仿真實驗測試將是一個不可缺少的環(huán)節(jié)并貫穿項目過程的始終。常見的仿真形式可以分為全數(shù)字仿真、半物理仿真及全物理仿真，其中，全數(shù)字仿真是基于數(shù)學(xué)模型的一種仿真方式，實驗對象系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)均使用對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來表示，并將其連接成回路進(jìn)行仿真。但是全數(shù)字仿真所采用的模型很難精確地概括真實器部件的所有特性，是一種簡化版的描述。數(shù)學(xué)模型與實際器部件存在的偏差在部分情況下對系統(tǒng)性能具有極大影響，而上述影響在仿真中無法得到體現(xiàn)，這使得全數(shù)字的仿真結(jié)果與真實情況始終存在一定偏差。典型的全數(shù)字仿真就包括下圖所示（萬千控制學(xué)子的飯碗）——Matlab/Simulink。
控制系學(xué)子吃飯神器
如果說全數(shù)字仿真是硬幣的一面，那么與之相對應(yīng)的全物理仿真則是帶著央行認(rèn)證標(biāo)志的背影殺手。以星載姿控系統(tǒng)的實驗測試為例，全物理仿真利用氣浮臺來模擬衛(wèi)星在微重力外層空間下的無阻尼運動，所有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、敏感器及衛(wèi)星部件均是真實的器部件；而對于航空機(jī)載設(shè)備的研制，全物理仿真的意義則更直觀，裝上試驗機(jī)飛起來就對了。仿真仿真，“仿”的核心是要求“真”，顯而易見，全物理仿真能最大程度地復(fù)現(xiàn)待測設(shè)備的真實工況環(huán)境，屬于居家旅行優(yōu)化升級之良品。
只要有顆“磕鹽”的心，每一次上天都是一次全物理仿真！
然而，這種實驗方式的硬件門檻較高、資源投入以及作業(yè)難度大，對于小本經(jīng)營而又心懷報國理想的熱血青年來說不是最明智的選擇。怎么辦？下面就要推薦本文的重點——介于全數(shù)字仿真與全物理仿真之間的半物理仿真，此種實驗手法優(yōu)點十分突出，屬于典型的花小錢辦大事，人人都有機(jī)會的廉租房。
以航空飛行器研制為例，在半物理仿真中，我們將有機(jī)會使用有限的資源盡可能地模擬出真實飛行器系統(tǒng)，可以通過實時仿真目標(biāo)機(jī)運行飛行器的運動學(xué)與動力學(xué)模型，而諸如飛控計算機(jī)、舵機(jī)組件、慣導(dǎo)裝置等執(zhí)行機(jī)構(gòu)與敏感器部件都可以根據(jù)研究者的需求，將真實器件連入回路，進(jìn)行硬件在回路的仿真。半物理仿真技術(shù)使用了盡可能少的數(shù)學(xué)模型，規(guī)避全數(shù)字仿真中出現(xiàn)的缺陷，卻又不需要全物理仿真高額的投入，實為飛行器系統(tǒng)評估與驗證工作中的一種優(yōu)異技術(shù)途徑和實驗方法。
一種航空飛行器半物理仿真實驗設(shè)計
