模糊智能复合控制的模拟机洗出算法优化研究

发布时间：2020-06-30 09:03

【摘要】：飞行模拟机的复现真实程度决定着飞行学员对动作指令回馈的判断,因此针对提高飞行模拟机逼真度的研究尤为重要。经典洗出算法作为绝大对数已经量产的模拟机控制算法。由经典洗出算法所控制的飞行模拟机运动平台目前存在空间利用率低、人体感知加速度误差及感知角速度误差较大导致复现真实程度不够高等缺陷。为解决上述问题,首先基于六自由度并联运动系统,在MATLAB/simulink工具箱中建立平台运动模型,对平台极限运动可靠性进行验证。结合人体前庭感知器官感知规律,在经典洗出算法结构基础上提出了一种模糊智能复合控制洗出算法,引入模糊逻辑和仿人智能控制理论,对其三条通道进行改进设计,将模糊控制器与仿人智能控制控制器并联后构成模糊智能复合控制器,高通滤波器滤波前后体感误差及体感误差变化率作为模糊智能复合控制器的输入量,高通加速度通道的控制器输出量分为两路,一路补偿给高通加速度通道,另一路通过比例控制补偿给倾斜协调通道,根据改进算法的结构建立simulink模型进行仿真验证,通过对经典洗出算法、模糊控制洗出算法、模糊智能复合控制洗出算法三种算法控制下的洗出位移、洗出角度、人体感知加速度、人体感知角速度曲线进行比较分析,比较结果表明,模糊智能复合控制洗出算法控制总体趋势与经典洗出算法一致,且将模拟机空间利用率提高为洗出算法的五倍,角度空间相比经典洗出算法提高了2.33%,同时体感误差降低了9.95%。达到了提高平台利用率和降低错误动作的目的,同时具备快速性和抗干扰性等特点。在模糊智能复合控制洗出算法基础上,利用遗传算法对其滤波器参数进行优化,通过比较优化前后洗出位移等运动性能曲线可以得知,优化后的洗出算法具有良好的快速性,响应速度较优化前变快,从一个稳态到另一稳态时间缩短,完美解决了反向超调的缺陷,使平台能够在较短的时间内且不被人体感知的情况下回到中立位置以准备进行下一个动作。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V216.8
【图文】：

图 1-2 六自由度平台结构示意图模拟机常见的三自由度运动平台相比[7]，Stewart 平台具有运动性高，动作复现能力强，精度高，承载量大，抗冲击能力强等大，坐标反解计算复杂等缺点，综合以上特点，结合飞行模拟，高逼真性等要求，因此选用 Stewart 作为飞行模拟机的伺服表 1.1 三自由度与六自由度运动平台特征比较表较特征 3-DOF 6-D活程度 低 高可靠性 低 高作逼真性 低 高重能力 小 大护成本 低 高

转动惯量 低 高1.2.3 飞行模拟机研究现状飞行模拟机研究发展以模拟自由度多少可界定为三个发展阶段，分别为少自由度研究阶段，六自由度研究阶段，改进研究阶段。在最初的少自由度研究阶段，利用飞行模拟机来模拟飞机驾驶的理念最早是在1910 年英国的 Antoinette 等人研制出安托瓦内特单翼飞机训练器[10]如图 1-3 所示，其结构为剖成两半的木桶，嵌入一活动支架中，该训练器可以实现俯仰和滚转两个自由度方向的运动，初步实现了飞行模拟的效果；图 1-4 中的模拟机为 1929 年美国 Edwinlink 发明的林克飞行训练机，可实现三个角度自由度方向的运动，其驾驶舱添加了仪表等模拟教学用具。1943 年，Bell 实验室的 Dehmel 博士同 Curtiss-Wright 公司合作研制了波音 377 飞行模拟器，该模拟器是世界上第一个属于航空公司的飞行模拟器。

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本文编号：2735136