基于模糊优化洗出算法的直升机模拟器运动控制研究

发布时间：2017-10-20 15:12

  本文关键词：基于模糊优化洗出算法的直升机模拟器运动控制研究

  更多相关文章： 直升机模拟器 运动临场感 洗出滤波算法 六自由度运动平台

【摘要】：近年来,直升机因其独有的机动性和灵活性,在越来越多的领域得到广泛应用,对于相应的直升机驾驶培训的需求也在不断攀升。但真机实飞训练存在着训练成本高、安全隐患大、训练受场地和天气条件限制等弊端,因此,用于替代实飞训练的直升机模拟器飞行模拟训练随之产生,直升机模拟器的开发也成为近年来国内外科研工作者的研究热点。大多数驾驶模拟器均采用六自由度运动平台作为运动系统,但由于运动平台运动范围有限,不可能直接再现交通工具的真实运动。洗出滤波算法可以将交通工具持续的运动状态转换成符合人体运动感知机能的运动信号,使人获得近似真实驾驶的运动临场感。运动临场感逼真与否,取决于洗出滤波算法对高频和低频运动信号的融合处理方式。本文研究的核心内容就是设计出能够提供更加逼真运动临场感的洗出滤波算法。本文对六自由度运动平台进行了系统的运动学分析,推导了运动学正解和逆解的求解过程;分析了平台运动速度、加速度与作动缸伸缩速度、加速度之间的关系,并以此求解出平台的运动参数。本文在实现经典洗出滤波算法的基础上,提出了采用遗传算法对滤波器参数进行优化的遗传优化洗出算法,详细说明了算法的实现过程;针对经典洗出算法存在的参数固定不变的缺点,在遗传优化洗出算法的基础上又提出了采用粒子群算法实现清晰化的模糊优化洗出算法,详细说明了模糊控制中滤波参数选取的原则、模糊控制规则、自然截止频率模糊论域的确定方法以及模糊控制器输入输出的隶属函数,并且描述了粒子群算法在其中的应用。通过Matlab中的Simulink组件搭建了经典洗出滤波算法、遗传优化洗出算法、模糊优化洗出算法的仿真模型,并通过仿真实验验证了所提出的优化算法的有效性和可行性。
【关键词】：直升机模拟器 运动临场感 洗出滤波算法 六自由度运动平台
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V216.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题来源9
• 1.2 选题背景及研究意义9-10
• 1.3 国内外研究概述10-13
• 1.4 运动临场感模拟技术概述13-16
• 1.4.1 常见的运动临场感模拟设备13-14
• 1.4.2 不同形式的运动临场感模拟方法14-15
• 1.4.3 洗出滤波算法的研究现状15-16
• 1.5 论文主要研究内容及各章节安排16-19
• 第2章 直升机模拟器运动平台控制研究19-33
• 2.1 直升机飞行模拟器系统结构19-20
• 2.2 六自由度运动平台运动学分析20-30
• 2.2.1 六自由度运动平台基本结构及位姿描述20-21
• 2.2.2 平台运动学逆解21-23
• 2.2.3 平台运动学正解23-25
• 2.2.4 运动平台与作动缸的速度、加速度分析及平台运动参数的计算25-30
• 2.3 六自由度运动平台的总体控制30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 经典洗出滤波算法的实现33-45
• 3.1 人体运动感知机能33-35
• 3.2 经典洗出滤波算法的实现35-43
• 3.2.1 坐标系的建立35-37
• 3.2.2 质心变换、比例环节、坐标变换的具体计算37-40
• 3.2.3 经典洗出算法滤波器的设计40-43
• 3.2.4 位移信号的输出43
• 3.3 本章小结43-45
• 第4章 经典洗出滤波算法的参数优化45-53
• 4.1 遗传算法45-47
• 4.2 基于遗传算法的经典洗出滤波算法参数优化方法47-51
• 4.2.1 建立目标函数47-49
• 4.2.2 确立约束条件49-50
• 4.2.3 优化过程50-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第5章 基于模糊优化的洗出滤波算法53-65
• 5.1 模糊控制简介53-54
• 5.2 基于模糊优化的洗出滤波算法54-63
• 5.2.1 算法原理54-55
• 5.2.2 模糊控制规则55-56
• 5.2.3 输出参数模糊论域的确定56-57
• 5.2.4 输入、输出隶属函数57-59
• 5.2.5 基于粒子群算法（PSO）的参数清晰化过程59-63
• 5.3 本章小结63-65
• 第6章 洗出滤波算法的性能验证65-73
• 6.1 经典洗出滤波算法65-66
• 6.2 遗传优化洗出算法66-69
• 6.3 模糊优化洗出算法69-72
• 6.4 本章小结72-73
• 第7章 全文总结及工作展望73-75
• 7.1 工作总结73-74
• 7.2 工作展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79

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本文编号：1067851