飛行模擬器運動系統(tǒng)洗出及控制方法研究.pdf

1、飛行模擬器作為一種重要的航空仿真設(shè)備，與真實飛行器相比具有可控性、無破壞性、經(jīng)濟性、可靠性等優(yōu)點，而作為飛行模擬器載體的并聯(lián)六自由度運動系統(tǒng)是飛行模擬器的重要組成部分，其本質(zhì)是由計算機實時控制并能提供俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航、上下、縱向平移和橫向平移的六自由度瞬時過載仿真設(shè)備，因此運動系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到飛行模擬的逼真度，而對并聯(lián)六自由度運動系統(tǒng)的動感模擬洗出算法及控制方法的研究，是提高飛行模擬器運動性能的關(guān)鍵技術(shù)，具有十分重要的意義。

2、 本文以六自由度飛行模擬器運動系統(tǒng)為研究對象，對飛行模擬器運動系統(tǒng)的運動學(xué)、動感模擬算法、運動平臺的控制，以及系統(tǒng)的控制體系結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計等方面開展研究： 1、在深入分析六自由度飛行模擬器運動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用空間機構(gòu)學(xué)建立了六自由度飛行模擬器運動平臺的位置反解公式；依據(jù)運動平臺的速度和加速度與伺服油缸伸縮運動的關(guān)系，推導(dǎo)了速度和加速度的反解公式，為后面的系統(tǒng)仿真、控制及應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)。 2、在分析六自由度飛行模擬

3、器運動平臺各種約束(包括伺服油缸伸縮長度限制、運動副轉(zhuǎn)角約束和伺服油缸間的物理干涉約束)的基礎(chǔ)上，改進“先拆解，再整合”的方法，解決了原來只考慮伺服油缸伸縮長度限制的工作空間問題。 3、動感模擬是六自由度飛行模擬器的最基本的功能之一，但是運動系統(tǒng)運動空間有限，因此需要采用洗出濾波方法。本文引入遞歸模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提出了一種新的自適應(yīng)洗出濾波器的設(shè)計方法，采用BP算法來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，使目標(biāo)函數(shù)值最小，及時調(diào)整洗出濾波

4、器參數(shù)，并應(yīng)用于六自由度飛行模擬器運動系統(tǒng)的動感模擬研究中，使得運動系統(tǒng)在有限運動空間內(nèi)將真實的飛行器六個運動自由度逼真地展現(xiàn)出來。 4、運動控制是六自由度飛行模擬器運動系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對運動系統(tǒng)存在嚴(yán)重的耦合和干擾，把模糊理論引入到傳統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制中，提出了一種采用指數(shù)趨近律的基于模糊邏輯的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法。該控制律把飛行模擬器運動系統(tǒng)的交聯(lián)耦合產(chǎn)生的影響作為系統(tǒng)外部干擾，應(yīng)用于飛行模擬器運動系統(tǒng)的單伺服油

5、缸的控制中，仿真結(jié)果表明，保證了系統(tǒng)控制的快速性和魯棒性，柔化了控制信號，削弱了自振。 5、針對六自由度飛行模擬器的任務(wù)，為了有效地對系統(tǒng)的復(fù)雜功能進行組織和管理，提出了一種分層管理控制體系結(jié)構(gòu)，這種控制結(jié)構(gòu)是一種功能和行為相結(jié)合的控制結(jié)構(gòu)，既能實現(xiàn)規(guī)劃、決策等行為，又能對系統(tǒng)進行有效的控制；構(gòu)建了具有分析計算能力和快速控制的六自由度飛行模擬器運動平臺實驗系統(tǒng)方案，其控制系統(tǒng)采用分層及分布式控制結(jié)構(gòu)；最后，利用此實驗系統(tǒng)對本文提