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現(xiàn)飛機空中飛行的半物理仿真設備,不僅在航空領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的過程中產生巨大的經濟效益。與國外相比,我國飛行模擬器技術水平尚顯落后,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,并以評價結果為衡量標準,對協(xié)調洗出算法參數進行設計,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。然后根據飛行仿真任務的特點建立飛機動力學模型,同時建立完整的六自由度運動平臺動力學模型。在此基礎上,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。
　　結合飛行員的外在行為特性和生理結構特征,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上,首先根據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)數學模型;然后根據前庭器官生理結構特征與質量-彈簧-阻尼器系統(tǒng)相似的特點,建立了飛行員前庭系統(tǒng)數學模型,同時利用神經肌肉的驅動特性建立了飛行員神經肌肉系統(tǒng)數學

4、模型;最后結合感知閾值對反映飛行員控制行為的上述數學模型進行集成。試驗結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。
　　為使參數的辨識結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特性相匹配這一重要特點對飛行員控制行為模型參數進行辨識。首先,對辨識數據進行野值識別、野值補正和平滑等預處理,以消除數據中的各種噪聲;然后,針對參數辨識求解時可能陷入局部收斂而導致辨識結果不準確等弊端,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的求解;最后,以飛機爬升飛行工況為例驗證了參數辨識結果的準確性。
　　對協(xié)調洗出算法參數進行設計。針對當前洗出算法的參數普遍根據經驗求得導致動感模擬系統(tǒng)逼真度不高的缺點,在詳細研究協(xié)調洗出算法結構的基礎上,提出一種利用Sinacori原理求取算法參數的初值,以動感模擬系統(tǒng)逼真度客觀評價結果作為衡量標準的協(xié)調洗出算法參數設計方法,仿真結果表明了該方法能有效的提高動感模擬系統(tǒng)的逼真度