基于力傳感器的飛行模擬器運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制研究.pdf

1、飛行模擬器是在地面模擬飛行器在空中飛行和地面運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，可以應(yīng)用于飛行員培訓(xùn)、新機(jī)研制和事故分析等領(lǐng)域，具有安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、方便、工作效率高且不受場(chǎng)地和氣候條件的限制的特點(diǎn)。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作為飛行模擬器的重要組成部分，負(fù)責(zé)向模擬器駕駛員提供與真實(shí)飛機(jī)飛行時(shí)相似的運(yùn)動(dòng)感覺，對(duì)模擬器模擬飛行的逼真度和效果有重要影響。
　　實(shí)現(xiàn)與真實(shí)飛行相似的運(yùn)動(dòng)感覺主要依賴于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對(duì)期望動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，特別是加速度指標(biāo)的跟蹤能力和控制效果。由于運(yùn)動(dòng)

2、平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)空間有限，現(xiàn)有方法一般通過(guò)設(shè)計(jì)洗出濾波算法得到期望加速度指標(biāo)，通過(guò)積分，最終化為對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的位置控制，加速度指標(biāo)跟蹤效果往往較差，直接影響了平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)感覺模擬效果。
　　本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)室前期研制的飛行模擬器“輕舟一號(hào)”，采用基于力傳感器的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)加速度求解方法，對(duì)該模擬器運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制進(jìn)行研究：
　　1.根據(jù)動(dòng)力學(xué)控制原理設(shè)計(jì)并完成了基于逆動(dòng)力學(xué)前饋的加速度控制器，該控制器由逆動(dòng)力學(xué)前饋和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的狀態(tài)反饋兩個(gè)部分組

3、成。詳細(xì)推導(dǎo)了飛行模擬器運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)建模，并由模型推導(dǎo)出了逆動(dòng)力學(xué)前饋中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系。采用力傳感器測(cè)量得到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)桿之間的作用力，利用平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)出這個(gè)力與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)加速度之間的關(guān)系，與期望加速度構(gòu)成運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的狀態(tài)反饋。
　　2.介紹了飛行模擬器體感模擬算法，選用經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)洗出算法，根據(jù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的可達(dá)空間確定洗出算法有關(guān)參數(shù)，為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制提供了期望軌跡。
　　3.運(yùn)用Mat

4、lab模塊化建模方法建立了“輕舟一號(hào)”的SimMechanics可視化三維模型，并分別在關(guān)節(jié)空間和任務(wù)空間設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)學(xué)控制器，對(duì)期望軌跡進(jìn)行了跟蹤仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行模型驗(yàn)證。
　　4.整合洗出算法、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的SimMechanics模型和基于逆動(dòng)力學(xué)前饋的加速度控制器構(gòu)成伺服回路，設(shè)計(jì)了與PD位置控制器對(duì)比、參數(shù)選擇、軌跡跟蹤等仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明基于逆動(dòng)力學(xué)前饋的加速度控制器加速度跟蹤性能優(yōu)于普通位置控制器。
　　本文的研究工作