Matlab平台下的仪表仿真技术.docx
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Matlab平台下的仪表仿真技术
《Matlab平台下的仪表仿真技术》
实验报告
班级：
371711班
学号：
37171114
姓名：
苑海涛
2010年12月
一、实验目的
用MATLAB软件仿真设计一些常用的飞行仪表（高度表、转弯侧滑仪、地平仪等）。
通过仪表仿真增加对飞机性能的了解，熟悉飞行仪表的工作原理，并能够进行仿真设计。
二、实验内容
使用MATLAB软件设计气压高度表并进行仿真。
三、实验要求
提供在功能上和外观上尽可能逼真的气压式高度表，可以实现至少两种类型高度（如标准气压高度、场压高度）的切换显示。
四、实验原理
图1各种高度示意图
高度表原理：
利用标准大气压下高度与大气压力的关系，利用真空膜盒测量大气压力，从而表示飞行高度。
理论依据：
在标准大气条件下，高度和大气压力具有一一对应的关系。
图2标准大气条件下高度和大气压力的关系
五、程序设计思路
本程序分为三个模块，分别是界面模块、指针数字模块和停止模块。
界面模块完成界面整体布局，以及程序载入时各参量变量的初始化工作。
指针数字模块主要实现是指针的移动和整千米一下数字的显示，完成指针加数字结合的显示气压高度的功能。
停止模块实现仿真过程中的停止功能。
六、详细程序流程
界面模块：
在程序加载时被调用，开始绘制表盘及指针。
此处在GUI界面内添加了开始、停止、加速、减速及输入高度的一些功能。
指针数字模块：
此模块主要实现高度的显示。
首先单击开始，高度表按照预先设定的速度匀速升高，再单击结束时可以停止。
在高度显示过程中若点击加速或者减速，在下一次开始时高度表的变化速度相应的增加或者减少。
当有高度输入时，高度表的起始显示从此高度开始，高度表相当于始终显示的是绝对高度。
停止模块：
当想结束程序时可以单击，用于停止程序。
七、仿真界面（程序运行截图和说明）
Figure1是程序载入时的截图。
Figure2是程序在仿真时的截图。
此时上升速度比较小，运行一段时间才到21m
Figure3是加速后过了一段时间的显示高度为672m
Figure4是在相对高度输入5000时，高度表从5km开始显示，此时为5112m。
Figure5是程序结束时截图，说明结束时指针显示保留。
八、实验体会
通过本课程的学习，对于MATLAB语言有了大致了解，以及MATLAB平台下的仪表仿真技术有了初步认识。
完成大作业是一个很考验人也很锻炼人的过程。
在开始做高度表时，感到压力很大，MATLAB这门语言以前虽有接触，但基本都停留在一些数学的应用上。
应用用户图形界面还是第一次，当然这才是MATLAB的精华所在。
这次大作业主要参考了老师给提供的第二个例子。
本来想把加速减速功能做成实时可以改变指针速度的，但是实际操作修改程序时，发现这么做还是有些难度的，所以就做成每再次运行程序时才是以最新的速度改变的。
MATLAB不仅是一个工具更是一个值得掌握的软件，它功能强大，并有适合基础比较弱的人掌握，在以后的学习中，我会更加认真学习此软件。
九、程序清单（附关键代码及注释）
alt.m
moreoff
clc
clear
closeall
globalFLAGSTOPiabcDsizeDATAMhptRidxX1idxX2idxY1idxY2idxAxpyp;
c=0;
a=0:
D:
11000;
D=0.1;
a=a/100;
b=a-1;
sizeDATA=max（size（a））;
FLAGSTOP=0;
Mh=figure;
set（gcf,'menubar','none','Resize','off','Name','VIRTUALALTITUDEINDICATOR','NumberTitle','off'）;
axisequal;
boxon
axisoff
holdon
t=-pi:
0.1:
（pi+0.1）;
R=12;
fill（（R+3）*sin（t）,（R+3）*cos（t）,'k'）
plot（16*cos（pi*1/4）,16*sin（pi*1/4）,'o','markersize',40,'LineWidth',40,'Color','k'）
plot（16*cos（pi*3/4）,16*sin（pi*3/4）,'o','markersize',40,'LineWidth',40,'Color','k'）
plot（16*cos（pi*5/4）,16*sin（pi*5/4）,'o','markersize',40,'LineWidth',40,'Color','k'）
plot（16*cos（pi*7/4）,16*sin（pi*7/4）,'o','markersize',40,'LineWidth',40,'Color','k'）
plot（16*cos（pi*1/4）,16*sin（pi*1/4）,'o','markersize',25,'LineWidth',20,'Color','w'）
plot（16*cos（pi*3/4）,16*sin（pi*3/4）,'o','markersize',25,'LineWidth',20,'Color','w'）
plot（16*cos（pi*5/4）,16*sin（pi*5/4）,'o','markersize',25,'LineWidth',20,'Color','w'）
plot（16*cos（pi*7/4）,16*sin（pi*7/4）,'o','markersize',25,'LineWidth',20,'Color','w'）
plot（16*cos（pi*1/4）,16*sin（pi*1/4）,'o','markersize',20,'LineWidth',20,'Color','k'）
plot（16*cos（pi*3/4）,16*sin（pi*3/4）,'o','markersize',20,'LineWidth',20,'Color','k'）
plot（16*cos（pi*5/4）,16*sin（pi*5/4）,'o','markersize',20,'LineWidth',20,'Color','k'）
plot（16*cos（pi*7/4）,16*sin（pi*7/4）,'o','markersize',20,'LineWidth',20,'Color','k'）
line（[16*cos（pi*1/4）+1.6,16*cos（pi*1/4）-1.6],[16*sin（pi*1/4）,16*sin（pi*1/4）],'LineWidth',5,'Color',[111]）;
line（[16*cos（pi*3/4）+1.6,16*cos（pi*3/4）-1.6],[16*sin（pi*3/4）,16*sin（pi*3/4）],'LineWidth',5,'Color',[111]）;
line（[16*cos（pi*5/4）+1.6,16*cos（pi*5/4）-1.6],[16*sin（pi*5/4）,16*sin（pi*5/4）],'LineWidth',5,'Color',[111]）;
line（[16*cos（pi*7/4）+1.6,16*cos（pi*7/4）-1.6],[16*sin（pi*7/4）,16*sin（pi*7/4）],'LineWidth',5,'Color',[111]）;
plot（R*sin（t）,R*cos（t）,'Color','w'）;
plot（（R+0.3）*sin（t）,（R+0.3）*cos（t）,'Color','k'）;
plot（R*sin（t）,R*cos（t）,'LineWidth',1.5,'Color','w'）;
plot（0,0,'o','markersize',6,'LineWidth',5,'Color','w'）
%text（-0.5,10,'0','FontSize',12,'FontWeight','bold'）
plot（（R+0.3）*sin（t）,（R+0.3）*cos（t）,'LineWidth',2.5,'Color','w'）
axisequal;
boxon
axisoff
holdon
fill（R*sin（t）,R*cos（t）,'k'）
p=a;
[sizexpsizeyp]=size（p）;
xp=8*cos（p+pi/2）;%Ö¸Õë
yp=8*sin（p+pi/2）;
idxA=0:
pi/6:
2*pi;
idxX1=12*cos（idxA）;%¿Ì¶È
idxY1=12*sin（idxA）;
idxX2=11*cos（idxA）;
idxY2=11*sin（idxA）;
forj=1:
12
line（[idxX1（j）+.1,idxX2（j）+.1],[idxY1（j）,idxY2（j）],'LineWidth',6,'Color',[.5.5.5]）;
end
forj=1:
60
line（[12*cos（pi*j/30）+.1,11.5*cos（pi*j/30）+.1],[12*sin（pi*j/30）,11.5*sin（pi*j/30）],'LineWidth',3,'Color',[.5.5.5]）;
end
forj=1:
60
line（[12*cos（pi*j/30）,11.5*cos（pi*j/30）],[12*sin（pi*j/30）,11.5*sin（pi*j/30）],'LineWidth',3,'Color','w'）;
end
forj=1:
12
line（[idxX1（j）,idxX2（j）],[idxY1（j）,idxY2（j）],'LineWidth',6,'Color','w'）;
end
holdon
fortexti=0:
11
text（cos（pi/2-texti*pi/6）*（R-2）,sin（pi/2-texti*pi/6）*（R-2）,num2str（texti）,'FontSize',12,'FontWeight','bold','Color','w'）
end
plot（0,0,'o','markersize',6,'LineWidth',5,'color','w'）
text（cos（2*pi/2）*（R-6）+0.3-2.5,sin（2*pi/2）*（R-6）+0.1,'ALT',...
'FontSize',24,...
'FontWeight','bold',...
'Color',[0.50.50.5]）
text（cos（2*pi/2）*（R-6）-2.5,sin（2*pi/2）*（R-6）,'ALT',...
'FontSize',24,...
'FontWeight','bold',...
'Color','w'）
text（cos（pi/2）*（R-5）-1.3,sin（pi/2）*（R-5）,'Km','FontSize',16,'FontWeight','bold','Color',[0.50.50.5]）
text（cos（pi/2）*（R-5）-1.5,sin（pi/2）*（R-5）,'Km','FontSize',16,'FontWeight','bold','Color','w'）
axisequal;
boxon
axisoff
line（[00],[04],'LineWidth',4,'Color','w'）;
line（[00],[08],'LineWidth',2,'Color','w'）;
uicontrol（Mh,'style','text',...
'unit','normalized','position',[0.5850.480.080.07]）
uicontrol（Mh,'style','text',...
'unit','normalized','position',[0.590.4850.070.06],...
'horizontal','center',...
'BackgroundColor','k'）;
edith=uicontrol（Mh,'style','edit','unit','normalized',...
'position',[0.470.000.110.09],...
'horizontal','center',...
'string','000',...
'callback','c=str2num（get（edith,''string''））'）;
uicontrol（Mh,'style','push','unit','normalized',...
'position',[0.080.050.110.09],...
'horizontal','left','string','¼ÓËÙ','fontsize',8,...
'callback','FLAGSTOP=0,plotABS'）;
uicontrol（Mh,'style','push','unit','normalized',...
'position',[0.850.050.110.09],...
'horizontal','left','string','¼õËÙ','fontsize',8,...
'callback','FLAGSTOP=0,plotREL'）;
uicontrol（Mh,'style','push','unit','normalized',...
'position',[0.080.850.110.09],...
'horizontal','left','string','¿ªÊ¼','fontsize',8,...
'callback','i=1;plotABS'）;
uicontrol（Mh,'style','push','unit','normalized',...
'position',[0.850.850.110.09],...
'horizontal','left','string','Í£Ö¹','fontsize',8,...
'callback','FLAGSTOP=1;plotSTOP'）;
plotABS.m
functionplotABS
globalFLAGSTOPiabcDsizeDATAMhptRidxX1idxX2idxY1idxY2idxAxpyp;
D=D+0.1;
p=a+（c/1000）*ones（size（a））;
xp=8*cos（pi/2-p*pi/6）;%Ö¸Õë
yp=8*sin（pi/2-p*pi/6）;
idxA=0:
pi/6:
2*pi;
FLAGSTOP=0
plot（R*sin（t）,R*cos（t）,'LineWidth',1.5,'Color','w'）;
plot（0,0,'o','markersize',6,'LineWidth',5,'Color','w'）
%text（-0.5,10,'0','FontSize',12,'FontWeight','bold'）
plot（（R+0.3）*sin（t）,（R+0.3）*cos（t）,'LineWidth',2.5,'Color','w'）
fill（R*sin（t）,R*cos（t）,'k'）
%idxA=0:
pi/6:
2*pi;
%idxX1=12*cos（idxA）;%¿Ì¶È
%idxY1=12*sin（idxA）;
%idxX2=11*cos（idxA）;
%idxY2=11*sin（idxA）;
forj=1:
12
line（[idxX1（j）+.1,idxX2（j）+.1],[idxY1（j）,idxY2（j）],'LineWidth',6,'Color',[.5.5.5]）;
end
forj=1:
60
line（[12*cos（pi*j/30）+.1,11.5*cos（pi*j/30）+.1],[12*sin（pi*j/30）,11.5*sin（pi*j/30）],'LineWidth',3,'Color',[.5.5.5]）;
end
forj=1:
60
line（[12*cos（pi*j/30）,11.5*cos（pi*j/30）],[12*sin（pi*j/30）,11.5*sin（pi*j/30）],'LineWidth',3,'Color','w'）;
end
forj=1:
12
line（[idxX1（j）,idxX2（j）],[idxY1（j）,idxY2（j）],'LineWidth',6,'Color','w'）;
end
fortexti=0:
11
text（cos（pi/2-texti*pi/6）*（R-2）,sin（pi/2-texti*pi/6）*（R-2）,num2str（texti）,'FontSize',12,'FontWeight','bold','Color','w'）
end
while（itext（cos（pi/2）*（R-5）-1.3,sin（pi/2）*（R-5）,'Km','FontSize',16,'FontWeight','bold','Color',[0.50.50.5]）
text（cos（pi/2）*（R-5）-1.5,sin（pi/2）*（R-5）,'Km','FontSize',16,'FontWeight','bold','Color','w'）
text（cos（2*pi/2）*（R-6）+0.3-2.5,sin（2*pi/2）*（R-6）+0.1,'ALT',...
'FontSize',24,...
'FontWeight','bold',...
'Color',[0.50.50.5]）
text（cos（2*pi/2）*（R-6）-2.5,sin（2*pi/2）*（R-6）,'ALT',...
'FontSize',24,...
'FontWeight','bold',...
'Color','w'）
plot（0,0,'o','markersize',6,'LineWidth',5,'color','w'）
line（[0xp（i）/2],[0yp（i）/2],'LineWidth',4,'Color','w'）;
line（[0xp（i）],[0yp（i）],'LineWidth',2,'Color','w'）;
pIFun=p（i）;
DispStr=num2str（round（（pIFun-floor（pIFun））*1000））;
ifmax（size（DispStr））==2
DispStr=['0',DispStr];
end
ifmax（size（DispStr））==1
DispStr=['0','0',DispStr];
end
uicontrol（Mh,'style','text',...
'unit','normalized','position',[0.5850.480.080.07]）
uicontrol（Mh,'style','text',...
'unit','normalized','position',[0.590.4850.070.06],...
'horizontal','center',...
'BackgroundColor','k',...
'ForegroundColor','w',...
'string',DispStr,...
'fontsize',15）;
pause（0.07）
line（[0xp（i）/2],[0yp（i）/2],'LineWidth',4,'Color','k'）;
line（[0xp（i）],[0yp（i）],'LineWidth',4,'color','k'）;
ifFLAGSTOP==1
FLAGSTOP==0;
break
end
i=i+1;
end
line（[0xp（i）/2],[0yp（i）/2],'LineWidth',4,'Color','w'）;
line（[0xp（i）],[0yp（i）],'LineWidth',2,'Color','w'）;
FLAGSTOP==0;
plotREL.m
functionplotREL
globalFLAGSTOPiabcDsizeDATAMhptRidxX1idxX2idxY1idxY2idxAxpyp;
D=D-0.1;
p=a+（c/1000）*ones（size（a））;
xp=8*cos（pi/2-p*pi/6）;%Ö¸Õë
yp=8*sin（pi/2-p*pi/6）;
idxA=0:
pi/6:
2*pi;
FLAGSTOP=0
plot（R*sin（t）,R*cos（t）,'LineWidth',1.5,'Color','w'）;
plot（0,0,'o','markersize',6,'LineWidth',5,'Color','w'）
%text（-0.5,10,'0','FontSize',12,'FontWeight','bold'）
plot（（R+0.3）*sin（t）,（R+0.3）*cos（t）,'LineWidth',2.5,'Color','w'）
fill（R*sin（t）,R*cos（t）,'k'）
%idxA=0:
pi/6:
2*pi;
%idxX1=12*cos（idxA）;%¿Ì¶È
%idxY1=12*sin（idxA）;
%idxX2=11*cos（idxA）;
%idxY2=11*sin（idxA）;
forj=1:
12
line（[idxX1（j）+.1,idxX2（j）+.1],[idxY1（j）,idxY2（j）],'LineWidth',6,'Color',[.5.5.5]）;
end
forj=1:
60
line（[12*cos（pi*j/30）+.1,11.5*cos（pi*j/30）+.1],[12*sin（pi*j/30）,11.5*sin（pi*j/30）],'LineWidth',3,'Color',[.5.5.5]）;
end
forj=1:
60
line（[12*cos（pi*j/30）,11.5*cos（pi*j/30）],[12*sin（pi*j/30）,11.5*sin（pi*j/30）],'LineWidth',3,'Color','w'）;
end
forj=1:
12
line（[idxX1（j）,idxX2（j）],[idxY1（j）,idxY2（j）],'LineWidth',6,'Color','w'）;
end
fortexti=0:
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