飞行模拟器电动操纵负荷系统参数辨识与控制研究

发布时间：2020-09-28 19:04

　　 操纵负荷系统是飞行模拟器的关键子系统之一,主要功能是基于飞机操纵原理,应用模拟仿真技术实时逼真的复现操纵真实飞机时的各种感觉力。精确的操纵负荷系统模型是实现逼真模拟力感的基础,利用系统辨识的相关理论和方法,通过收集系统的输入输出数据对待辨识系统进行辨识,建立精确的数学模型,并基于此模型增加控制算法的研究,使控制性能满足预期目标。本文介绍了一套基于永磁同步电机、滚珠丝杠副、控制装置为PLC的电动操纵负荷系统,该装置具有结构简单、控制灵活的特点。建立了永磁同步电机、拉压力传感器、滚珠丝杠传动装置、控制器的数学建模,给出了电动操纵负荷系统的数学模型。详细介绍了系统辨识的原理、流程和方法,对本次研究的电动操纵负荷系统设计了辨识实验方案,主要包括输入输出信号的确定、采样间隔的选择、拉压力传感器的校对、控制器延时实验分析等,利用递推最小二乘法和相关法推算出系统的模型参数,最后对辨识模型的有效性进行校验。针对实验过程中发现的驾驶杆抖动、杆力输出不稳定的问题,在系统中加入PID控制,在实验中发现杆力输出误差变小,驾驶杆没有明显抖动,系统跟踪性能得到一定程度改善。本次所设计的电动操纵负荷系统原理样机基本达到了预期目标,为以后更深入的研究提供了理论依据和实践经验。实验中也发现了一些问题,如系统响应速度较慢,需要后期进一步的改善。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V216.8
【部分图文】：

飞行模拟器是一种用来模拟飞行员在操纵真实飞机飞行过程中视听感触的半实物的仿真设备，虽然设置在地面，但操作人员却能产生在空中驾驶飞机的感觉。飞行模拟器内外部结构如下图1.1、1.2所示：图1.1 模拟器座舱外部结构 图1.2 模拟器座舱内部结构

的仿真设备，虽然设置在地面，但操作人员却能产生在空中驾驶飞机的感觉。飞行模拟器内外部结构如下图1.1、1.2所示：图1.1 模拟器座舱外部结构 图1.2 模拟器座舱内部结构

[13]，其系统组成原理如图1.3所示：图1.3 飞行模拟器系统组成原理图模拟器座舱按真实飞机型号大小设计；视景系统由一定数量的显示屏模拟飞行时窗外的景象，为操纵人员提供逼真的视觉感受；操纵负荷系统为操纵人员提供逼真的驾驶力感，完成练习科目中的各种驾驶操作；音响系统则为操纵人员提供听觉感受；仪表显示系统按照真实飞机设置，为操作人员提供飞机的实时状态信息；教练员指挥控制台完成训练科目的设置，指导并评估驾驶人员的训练情况；运动控制系统一般由六自由度运动平台构成，与视景系统和操纵系统配合为驾驶人员提供瞬时加速、减速、俯仰、横滚偏航等运动体验；主仿真计算机系统是整个模拟器的核心，通过收集其他系统的信息完成对模拟器整体的管理和控制[14]。1.2.2 操纵负荷系统概述操纵负荷系统是飞行模拟器的关键子系统之一，主要功能是基于飞机操纵原理，应用模拟仿真技术实时逼真的复现操纵真实飞机时的各种感觉力。飞行员通过操纵负荷系统完成各种飞行科目的演练

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本文编号：2829145