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操縱原理,應(yīng)用模擬仿真技術(shù)實時逼真的復(fù)現(xiàn)操縱真實飛機時的各種感覺力。精確的操縱負(fù)荷系統(tǒng)模型是實現(xiàn)逼真模擬力感的基礎(chǔ),利用系統(tǒng)辨識的相關(guān)理論和方法,通過收集系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)對待辨識系統(tǒng)進(jìn)行辨識,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、滾珠絲杠副、控制裝置為PLC的電動操縱負(fù)荷系統(tǒng),該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活的特點。建立了永磁同步電機、拉壓力傳感器、滾珠絲杠傳動裝置、控制器的數(shù)學(xué)建模,給出了電動操縱負(fù)荷系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)介紹了系統(tǒng)辨識的原理、流程和方法,對本次研究的電動操縱負(fù)荷系統(tǒng)設(shè)計了辨識實驗方案,主要包括輸入輸出信號的確定、采樣間隔的選擇、拉壓力傳感器的校對、控制器延時實驗分析等,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),最后對辨識模型的有效性進(jìn)行校驗。針對實驗過程中發(fā)現(xiàn)的駕駛桿抖動、桿力輸出不穩(wěn)定的問題,在系統(tǒng)中加入PID控制,在實驗中發(fā)現(xiàn)桿力輸出誤差變小,駕駛桿沒有明顯抖動,系統(tǒng)跟蹤性能得到一定程度改善。本次所設(shè)計的電動操縱負(fù)荷系統(tǒng)原理樣機基本達(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)和實踐經(jīng)驗。實驗中也發(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飛機飛行過程中視聽感觸的半實物的仿真設(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飛機型號大小設(shè)計；視景系統(tǒng)由一定數(shù)量的顯示屏模擬飛行時窗外的景象，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)按照真實飛機設(shè)置，為操作人員提供飛機的實時狀態(tài)信息；教練員指揮控制臺完成訓(xùn)練科目的設(shè)置，指導(dǎo)并評估駕駛?cè)藛T的訓(xùn)練情況；運動控制系統(tǒng)一般由六自由度運動平臺構(gòu)成，與視景系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)配合為駕駛?cè)藛T提供瞬時加速、減速、俯仰、橫滾偏航等運動體驗；主仿真計算機系統(tǒng)是整個模擬器的核心，通過收集其他系統(tǒng)的信息完成對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操縱原理，應(yīng)用模擬仿真技術(shù)實時逼真的復(fù)現(xiàn)操縱真實飛機時的各種感覺力。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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本文編號：2829145