飛行器實時仿真算法研究本科畢業論文(存儲版)

　　

【正文】 法求逆，并統計運行時間。由于是采用 C++編寫，并且是單線程運算， 20 秒的測試結果已經比較滿意了。 向量和矩陣類提供了很多的方法，可以非常靈活的使用向量和矩陣進行數據處理。特別感謝我的導師，感謝許老師在學習和研究上對我 的悉心指導和不斷鼓勵，這使我得到了許多的鍛煉和提高。但是這些都是比較特殊的情況，在一般的仿真應用中，本文中算法的效率可以滿足需求。對相同的數據，多項式插值和樣條插值的速度遠比線性插值慢。 本科畢業設計論文 30 double pute_time= end_time start_time。 測試算例 1 此算例使用矩陣類 Matrix 來進行矩陣求逆。在包括工業自動化，電信，測量，醫藥，政府，軍事，模擬等各方面企業級應用中，使基于 windows 的應用程序擁有嵌入式程序所具備的硬實時特征。 //應變量 , dependent variable const vectordoubleamp。39。 jlo)。 拉格朗日插值 拉格朗日插值屬于多項式插值，其一維 n 點插值公式如下： ? ???? ??? nknkiikik i yxxxxyF it0 0 (32) n 維 n 點插值公式如下： ????????? ?????????? ????? ??? ???個個nnkii ikinnkii ikinkiikikinnknknknnnn nnnnn xxxxxxxxyxxxxy F i t????????????????????????????????????? ??????????????? 002010002222 2221111 1112211 (33) 上述 n 維插值公式翻譯成代碼的難點是連乘和連加的個數不確定，是個變量，用for 循環是很難完成的。 idpVar, const vectorsize_tamp。 x, const size_tamp。 // 總區間分段 }ACCEL。還需要對搜索區間進行分段。但是注意這是建立在有序表的基礎上。注意我們對輸入的插值表是有要求的，必須是有序遞增或遞減的，而且在同一維中不能有相同值。插值基類并不是給用戶使用的，而是給派生類使用。數學上被證明為最好的算法是那些基于 ranlux 的算法。 // use default seed printf (generator is %s\n, ())。 (gsl_rng_cmrg)。 /*省略代碼 */ }。 virtual ~CRandom()。我要做的就是使用 GSL 提供的算法，給出隨機數生成器的 C++統一接口，并且在運行時可以改變隨機數算法和種子。 4． cols_，列數。 class mslice { public: ………… . private: size_t startRow_。通常來說，初始化列表必須是在編譯時可確定的，但用上面的方式，初始化列表里的 元素可以使變量，甚至是一個函數的返回值，只要能轉換為 Vector模板對應的實例化類型就可以了。 // Error – invalid 不幸的是這不符合 C++的語法規則，變通一下，使用如下方式： Vectordouble v((double[]) { , , , 1, }, 5)。 最后介紹本類初始化時的一個特點。 輸入輸出函數的聲明如下： friend std::ostreamamp。 補充說明 上面接口中使用到的 slice 類型是 C++標準庫中 valarray 類的組成部分，大致結構如下 : class slice { public: ................... protected: size_t _Start, _Len, _Stride。 getSlice() const 。 vec) 。 constVal() const。 … }。} }。 constVal() const 。 .................... }。 getSlice() const = 0。 此時 VectorView 類內部的實現將非常復雜，會擁有兩個非常相似的構造函數，而且編譯器會給出警告。考慮如下情況： Vectordouble vec(10)。 valarray 模板類不支持泛型運算 (接口上 )，內存不可動態改變，元素的插入和刪除也無從談起了，但是它對元素的數 學運算支持非常好，對 +， +=，*=， sin， cos 等等操作符都進行了重載，使用非常方便。 所有文件都要包含的預編譯頭文件是 ，預編譯宏定義大致如下： ifdef WIN32 ifdef NSL_DLL ifdef DLL_EXPORT define NSL_VAR extern __declspec(dllexport) define NSL_EXPORT __declspec(dllexport) else define NSL_VAR extern __declspec(dllimport) define NSL_EXPORT __declspec(dllimport) .................... 本科畢業設計論文 6 /* Turn range checking on by default, unless the user defines NSL_RANGE_CHECK_OFF, or defines NSL_RANGE_CHECK to 0 explicitly */ ifdef NSL_RANGE_CHECK_OFF ifndef NSL_RANGE_CHECK define NSL_RANGE_CHECK 0 else ................. define NSL_SUPPORT_MULTITHREAD 上述宏定義非常方便，如果要重新編譯此庫文件，若在 windows 環境下，則需要同時定義 WIN32， NSL_DLL，和 DLL_EXPORT 即可。 6．接口簡單明了，使用方便。 7. 可以動態改變隨機數算法。 7. 支持 C++輸入 和輸出，即需重載 和 操作符。 并且 矩陣 中的元素在內存中所占的空間的大小是相同的。 2. 支持通過操作符 []和 ()對元素進行隨機存取。缺點是使用非常不方便，用戶要負責大量的內存分配和釋放工作，時刻注意內存是否泄漏，花費大量精力去維護代碼，而不是專注于算法本身。 國內外發展情況 就目前來看，最常用的科學計算仿真工具應該是 matlab 莫屬了， matlab 有很多優點，界面友好，易于操作，強大的工具箱，對矩陣支持良好。 論文結尾給出了該算法庫在 RTX 系統下的測試示例。 2. 鞏固所學專業基礎知識和專業知識，加深對飛 行力學、飛行仿真計算等專業知識的理解，完成基于 C++的飛行仿真算法開發。多維插值 本科畢業設計論文 IV ABSTRACT This paper is mainly on realtime simulate algorithm of flight vehicle, including vector,matrix,random number,interpolation. Other parts of numeric algorithm are also mentioned in the source code. Each of them is discussed in the third chapter in detail, and by using C++ language, the specific implementation and the user interface is given. The purpose of this is to make this algorithm library reusable, high speed, high efficiency, and simple interface. Some test examples are given in the the end of the paper. KEY WORDS GSL,。 編譯性語言中，常用的科學計算仿真庫也有很多， GSL 最為通用，與 blitz++和 MTL 并稱為當前三 大支持科學計算的數值庫。 4. 完成基于 RTX 實時仿真應用。 5. 支持多線程。 2. 支持通過操作符 []和 ()對元素進行隨機存取。 2. 可以返回每種算法支持的區間中的隨機值。具體需求： 1． 使用純 C++語法和函數，必須具有可移植性。 本科畢業設計論文 5 第 3 章 算法設計與編程實現 工程框架的搭建 工程名字為 NSL(nwpu scientific library) 工程目錄結構圖如下 其中 build 目錄中為工程生成的可執行文件，包括 dll， lib，或者 exe。 最 后 一 行 宏 定 義 是 決 定 此 庫 是 否 支 持 多 線 程 ， 如 果 定 義 了NSL_SUPPORT_MULTITHREAD，程序中很多計算過程將使用局部變量，以便在多線程環境下不會出現多個線程對同一個變量的同時 訪問。 首先，視圖類把向量類 的 resize 函數也繼承了，但是對一個視圖重新分配內存是沒有意義的，也是不允許的。 //實例化一個常向量對象，類型為 double，有 10 個元素。 所以僅有兩個類是不夠的 ,事實上需要 5 個類來實現需求分析中的功能。 //三個類公有的方法 size_t size() const { return getSlice().size() 。 template typename T class ConstVectorView : public GneVectorT //常視圖 { private: const valarrayT* pVectorData_。 ConstVectorView(const GneVectorT amp。 virtual ~AlmostVector()。接口大致如下： //向量類 template typename T class Vector : public AlmostVectorT { private: //保存向量元素 valarrayT vectorData_。 Vector(const valarrayTamp。 s)。 //下面兩個構造函數是為了 //Vector MatrixView //VectorView VectorView VectorView(AlmostVectorT amp。 上面對接口的陳述中沒有提到 Vector 類型的輸入和輸出，這里作已簡要說明。avec)。 ++i) { 本科畢業設計論文 13 v[i] = /* whatever */ } 但是這樣很不方便，尤其是當我們想給 v 賦一系列不同的值時，在 for 循環中是比較麻煩的。從而可以使用如下方式進行初始化： Vectordouble v(5)。 最后， GneVector類和 AlomostVector類都含有純虛函數，所以無法實例化，這正是我想要的，給用戶使用的類是 Vector、 VectorView和 ConstVectorView三個類。 size_t cols_。構架如下： 本科畢業設計論文 15 圖 32 繼承關系圖 接口 還有 5 個類接口和上節中的 Vector 類相似，由于基類設計良好，這些派生類的實現非常簡單，在此不一一列出，詳見原代碼。但為了達到這種效果，生成器必須對一些狀態量進行跟蹤，某些情況下，這些狀態是個整數 (比如上次生 本科畢業設計論文 16 的隨機數 )，但在更多的情況中，這些狀態量會很復雜，有可能是一個數列，而且每種隨機數生成算法使用的狀態量的大小和個數都不一樣。 /*返回當前使用的算法名稱 */ const char* Name()。 由于在構造函數中假 設每種算法都對應一個枚舉量，所以自己構建一個堆棧，把每種算法的指針按照枚舉結構體的順序壓棧，在此使用 C++標準庫中的 vector模板構造堆棧， /* gsl_rng_type 為算法結構體，每種算法都維護這樣一個結構體 */ typedef vectorconst gsl_rng_type* TypeArray。 成員變量還需要一個能表示當前算法的指針 const gsl_rng_t