直升機(jī)模擬器是一種能夠逼真地模擬直升機(jī)在地面和空中運(yùn)動(dòng)的航空試驗(yàn)設(shè)備,它不僅能夠培訓(xùn)飛行員常規(guī)的直升機(jī)操縱技能,還能訓(xùn)練飛行員應(yīng)對(duì)極端惡劣天氣、飛機(jī)嚴(yán)重故障等特殊飛行場(chǎng)合的能力。直升機(jī)操縱力感控制系統(tǒng)作為飛行員與直升機(jī)模擬器之間的交互系統(tǒng),主要作用是模擬飛行的過(guò)程中飛行員受到的操縱力感。飛行員駕駛直升機(jī)模擬器的過(guò)程中,需要操縱直升機(jī)模擬器的操縱桿,與此同時(shí)會(huì)感受到實(shí)時(shí)的反饋力。直升機(jī)模擬器的操縱力感控制系統(tǒng)需要確保飛行員的操縱力感與操縱直升機(jī)時(shí)相同。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的直升機(jī)模擬器操縱力感控制系統(tǒng)發(fā)展緩慢、有待提高。低成本、高精端的操縱力感控制系統(tǒng)難以開(kāi)發(fā),導(dǎo)致此領(lǐng)域長(zhǎng)期受到發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)壟斷。因此,本論文深入研究了飛行員操縱直升機(jī)時(shí)的操縱力感及其實(shí)現(xiàn)方式,基于直升機(jī)模擬器上的二自由度電動(dòng)式操縱桿,設(shè)計(jì)了直升機(jī)操縱力感控制算法,用來(lái)模擬飛行員在駕駛直升機(jī)時(shí)受到的反饋力,使得飛行員有良好的力覺(jué)臨場(chǎng)感。論文主要完成了以下工作:（1）建立了直升機(jī)模擬器操縱桿的動(dòng)力學(xué)模型。進(jìn)行了直升機(jī)模擬器上二自由度電動(dòng)式操縱桿的動(dòng)力學(xué)分析,得到了驅(qū)動(dòng)力矩關(guān)于重力矩、摩擦力矩、操縱力矩以及操縱桿運(yùn)動(dòng)角度之間的表達(dá)式。（... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

T-50“金鷹”戰(zhàn)斗機(jī)操縱桿

第1章緒論-3-目前，國(guó)外的飛行模擬器操縱力感控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)非常成熟，并且基本實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化。與傳統(tǒng)的操縱力感控制系統(tǒng)相比，全數(shù)字化的操縱系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)明顯。全數(shù)字式計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快，能夠較好地保證控制進(jìn)程的實(shí)時(shí)性，可以很好地穩(wěn)定控制周期。工作人員編程也比較方便，容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行修正，還可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況隨時(shí)調(diào)整控制算法的模型和參數(shù)。另外，全數(shù)字化的操縱力感控制系統(tǒng)更為穩(wěn)定，不容易發(fā)生偏差，并且與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)學(xué)科交叉，適用范圍更廣[4]。德國(guó)WITTENSTEIN公司基于T-50“金鷹”戰(zhàn)斗機(jī)開(kāi)發(fā)的操縱桿如圖1-1所示，操縱桿包括齒輪箱單元、機(jī)械備用系統(tǒng)以及每個(gè)軸上帶有的位置傳感器等機(jī)電和檢測(cè)元件，包裝十分緊湊。FSC公司設(shè)計(jì)的A320操縱桿如圖1-2所示，操縱桿完全用金屬制成，性能可靠，還原程度高，目前很多大型航空公司的飛行模擬器均使用這款操縱桿供學(xué)員訓(xùn)練。2016年，法國(guó)圖盧茲大學(xué)和法國(guó)航空航天大學(xué)合作研發(fā)了一款基于有限轉(zhuǎn)角的操縱桿，其操縱力感控制系統(tǒng)采用了有限轉(zhuǎn)角的永磁同步電機(jī)，控制方法如圖1-3所示。操縱桿采用的自適應(yīng)最優(yōu)滑膜控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置控制，具有很強(qiáng)的魯棒性[5]。圖1-1T-50“金鷹”戰(zhàn)斗機(jī)操縱桿圖1-2A320操縱桿

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-6-圖1-5數(shù)字式操縱系統(tǒng)實(shí)物圖[12]1.3操縱力感控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀1.3.1操縱力跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀操縱力感控制系統(tǒng)研究的目的是為了實(shí)現(xiàn)精確的力感模擬效果，給飛行員提供駕駛真實(shí)直升機(jī)時(shí)的操縱力感。其中，最為關(guān)鍵的是操縱力的跟蹤效果。要達(dá)成良好的跟蹤效果，需要選擇合適的控制方法，保證力感控制系統(tǒng)的性能與品質(zhì)。國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者都針對(duì)設(shè)備與環(huán)境之間作用力的跟蹤控制方法進(jìn)行了深入的研究，提出了各種能夠達(dá)到要求的控制算法。目前，業(yè)界主流的控制算法主要有：PID控制、模糊自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、阻抗控制等。沈陽(yáng)航空航天大學(xué)的陳志勇設(shè)計(jì)了電動(dòng)操縱力感控制系統(tǒng)，其中采用了PID控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)操縱力對(duì)期望力的力跟蹤[13]。Tung在控制器中加入了自適應(yīng)模糊算法，這種控制方法能夠在線優(yōu)化控制規(guī)則[14]。Li在未知的環(huán)境下，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制方法實(shí)現(xiàn)了力跟蹤[15]。阻抗控制作為機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)柔順控制的方法，可以用來(lái)描述設(shè)備與環(huán)境之間的動(dòng)力學(xué)特性，使得設(shè)備能夠以期望的阻抗特性表現(xiàn)出對(duì)外界力作用的順應(yīng)運(yùn)動(dòng)能力，并能夠?qū)崿F(xiàn)操縱力對(duì)期望力的跟蹤。Seul提出了一種自適應(yīng)阻抗控制算法，能夠預(yù)測(cè)目標(biāo)的位置，并在線實(shí)時(shí)調(diào)整補(bǔ)償位置以及動(dòng)力學(xué)模型的參數(shù)大小，從而確保對(duì)期望力的穩(wěn)定跟蹤，減小力跟蹤誤差[16]。李鐵軍在對(duì)幕墻安裝機(jī)器人的力控算

【參考文獻(xiàn)】：
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