發(fā)布時(shí)間：2020-09-28 19:04

　　 操縱負(fù)荷系統(tǒng)是飛行模擬器的關(guān)鍵子系統(tǒng)之一,主要功能是基于飛機(jī)操縱原理,應(yīng)用模擬仿真技術(shù)實(shí)時(shí)逼真的復(fù)現(xiàn)操縱真實(shí)飛機(jī)時(shí)的各種感覺力。精確的操縱負(fù)荷系統(tǒng)模型是實(shí)現(xiàn)逼真模擬力感的基礎(chǔ),利用系統(tǒng)辨識(shí)的相關(guān)理論和方法,通過收集系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)對(duì)待辨識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行辨識(shí),建立精確的數(shù)學(xué)模型,并基于此模型增加控制算法的研究,使控制性能滿足預(yù)期目標(biāo)。本文介紹了一套基于永磁同步電機(jī)、滾珠絲杠副、控制裝置為PLC的電動(dòng)操縱負(fù)荷系統(tǒng),該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活的特點(diǎn)。建立了永磁同步電機(jī)、拉壓力傳感器、滾珠絲杠傳動(dòng)裝置、控制器的數(shù)學(xué)建模,給出了電動(dòng)操縱負(fù)荷系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)介紹了系統(tǒng)辨識(shí)的原理、流程和方法,對(duì)本次研究的電動(dòng)操縱負(fù)荷系統(tǒng)設(shè)計(jì)了辨識(shí)實(shí)驗(yàn)方案,主要包括輸入輸出信號(hào)的確定、采樣間隔的選擇、拉壓力傳感器的校對(duì)、控制器延時(shí)實(shí)驗(yàn)分析等,利用遞推最小二乘法和相關(guān)法推算出系統(tǒng)的模型參數(shù),最后對(duì)辨識(shí)模型的有效性進(jìn)行校驗(yàn)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的駕駛桿抖動(dòng)、桿力輸出不穩(wěn)定的問題,在系統(tǒng)中加入PID控制,在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)桿力輸出誤差變小,駕駛桿沒有明顯抖動(dòng),系統(tǒng)跟蹤性能得到一定程度改善。本次所設(shè)計(jì)的電動(dòng)操縱負(fù)荷系統(tǒng)原理樣機(jī)基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),為以后更深入的研究提供了理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)了一些問題,如系統(tǒng)響應(yīng)速度較慢,需要后期進(jìn)一步的改善。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V216.8
【部分圖文】：

飛行模擬器是一種用來模擬飛行員在操縱真實(shí)飛機(jī)飛行過程中視聽感觸的半實(shí)物的仿真設(shè)備，雖然設(shè)置在地面，但操作人員卻能產(chǎn)生在空中駕駛飛機(jī)的感覺。飛行模擬器內(nèi)外部結(jié)構(gòu)如下圖1.1、1.2所示：圖1.1 模擬器座艙外部結(jié)構(gòu) 圖1.2 模擬器座艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)

的仿真設(shè)備，雖然設(shè)置在地面，但操作人員卻能產(chǎn)生在空中駕駛飛機(jī)的感覺。飛行模擬器內(nèi)外部結(jié)構(gòu)如下圖1.1、1.2所示：圖1.1 模擬器座艙外部結(jié)構(gòu) 圖1.2 模擬器座艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)

[13]，其系統(tǒng)組成原理如圖1.3所示：圖1.3 飛行模擬器系統(tǒng)組成原理圖模擬器座艙按真實(shí)飛機(jī)型號(hào)大小設(shè)計(jì)；視景系統(tǒng)由一定數(shù)量的顯示屏模擬飛行時(shí)窗外的景象，為操縱人員提供逼真的視覺感受；操縱負(fù)荷系統(tǒng)為操縱人員提供逼真的駕駛力感，完成練習(xí)科目中的各種駕駛操作；音響系統(tǒng)則為操縱人員提供聽覺感受；儀表顯示系統(tǒng)按照真實(shí)飛機(jī)設(shè)置，為操作人員提供飛機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；教練員指揮控制臺(tái)完成訓(xùn)練科目的設(shè)置，指導(dǎo)并評(píng)估駕駛?cè)藛T的訓(xùn)練情況；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般由六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成，與視景系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)配合為駕駛?cè)藛T提供瞬時(shí)加速、減速、俯仰、橫滾偏航等運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)；主仿真計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)模擬器的核心，通過收集其他系統(tǒng)的信息完成對(duì)模擬器整體的管理和控制[14]。1.2.2 操縱負(fù)荷系統(tǒng)概述操縱負(fù)荷系統(tǒng)是飛行模擬器的關(guān)鍵子系統(tǒng)之一，主要功能是基于飛機(jī)操縱原理，應(yīng)用模擬仿真技術(shù)實(shí)時(shí)逼真的復(fù)現(xiàn)操縱真實(shí)飛機(jī)時(shí)的各種感覺力。飛行員通過操縱負(fù)荷系統(tǒng)完成各種飛行科目的演練

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