飛行模擬器動感模擬系統(tǒng)逼真度研究.pdf

1、飛行模擬器是一種能夠在地面上逼真復(fù)現(xiàn)飛機空中飛行的半物理仿真設(shè)備,不僅在航空領(lǐng)域飛機特性研究和新機研制中起著重要的作用,而且能夠在飛行員培訓(xùn)的過程中產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。與國外相比,我國飛行模擬器技術(shù)水平尚顯落后,特別是模擬器中動感模擬系統(tǒng)的逼真度不高,其原因之一在于難以有效的對動感模擬系統(tǒng)的逼真度進行客觀評價。針對目前動感模擬系統(tǒng)逼真度客觀評價方法適用性不強的缺點,本文以飛行員控制行為輸出信號的功率譜作為評價指標,實現(xiàn)對動感模擬系統(tǒng)逼真

2、度的客觀評價,并以評價結(jié)果為衡量標準,對協(xié)調(diào)洗出算法參數(shù)進行設(shè)計,從而達到提高動感模擬系統(tǒng)逼真度的目的。
　　在分析動感模擬系統(tǒng)逼真度客觀評價方法的基礎(chǔ)上,從逼真度的定義著手,提出一種以飛行員控制行為輸出信號功率譜作為評價指標的逼真度客觀評價方法。然后根據(jù)飛行仿真任務(wù)的特點建立飛機動力學(xué)模型,同時建立完整的六自由度運動平臺動力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,建立了飛行員-飛機和飛行員-飛行模擬器兩個回路的仿真模型,并通過仿真試驗驗證了利用本文

3、提出的逼真度客觀評價指標對動感模擬系統(tǒng)逼真度進行評價的準確性和適用性。
　　結(jié)合飛行員的外在行為特性和生理結(jié)構(gòu)特征,對飛行員的控制行為進行建模。在綜合分析飛行員對信息的感知機理和處理特點的基礎(chǔ)上,首先根據(jù)飛行員外在行為的超前、滯后和延遲等特性,采用控制原理建立了飛行員視覺系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;然后根據(jù)前庭器官生理結(jié)構(gòu)特征與質(zhì)量-彈簧-阻尼器系統(tǒng)相似的特點,建立了飛行員前庭系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,同時利用神經(jīng)肌肉的驅(qū)動特性建立了飛行員神經(jīng)肌肉系統(tǒng)數(shù)學(xué)

4、模型;最后結(jié)合感知閾值對反映飛行員控制行為的上述數(shù)學(xué)模型進行集成。試驗結(jié)果表明了該模型能正確的反映出飛行員在實際飛行中的控制行為特性。
　　為使參數(shù)的辨識結(jié)果能夠準確的反映出飛行員的控制行為特征,利用飛行員控制行為與飛機動力學(xué)特性相匹配這一重要特點對飛行員控制行為模型參數(shù)進行辨識。首先,對辨識數(shù)據(jù)進行野值識別、野值補正和平滑等預(yù)處理,以消除數(shù)據(jù)中的各種噪聲;然后,針對參數(shù)辨識求解時可能陷入局部收斂而導(dǎo)致辨識結(jié)果不準確等弊端,提出一

5、種基于混沌搜索的粒子群算法實現(xiàn)飛行員控制行為模型參數(shù)的求解;最后,以飛機爬升飛行工況為例驗證了參數(shù)辨識結(jié)果的準確性。
　　對協(xié)調(diào)洗出算法參數(shù)進行設(shè)計。針對當前洗出算法的參數(shù)普遍根據(jù)經(jīng)驗求得導(dǎo)致動感模擬系統(tǒng)逼真度不高的缺點,在詳細研究協(xié)調(diào)洗出算法結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出一種利用Sinacori原理求取算法參數(shù)的初值,以動感模擬系統(tǒng)逼真度客觀評價結(jié)果作為衡量標準的協(xié)調(diào)洗出算法參數(shù)設(shè)計方法,仿真結(jié)果表明了該方法能有效的提高動感模擬系統(tǒng)的逼真度