基于系统仿真的飞行安全评估理论与方法PDF电子书下载

第1章 人—机—环复杂系统综述 1

1.1人—机—环复杂系统的组成 2

1.2人—机—环系统的复杂性分析 4

1.3复杂系统的建模仿真研究方法 5

第2章 驾驶员模型 7

2.1驾驶员的操纵行为 8

2.2经典控制理论模型 10

2.3驾驶员最优控制模型 12

2.4 ANN驾驶员模型概述 14

2.4.1预测跟随理论 14

2.4.2 ANN驾驶员模型 15

2.4.3基于最优控制的ANN驾驶员模型 16

第3章 飞行器运动方程 20

3.1矢量与并矢 20

3.1.1基矢量与矢量 20

3.1.2并矢 21

3.2坐标变换 23

3.2.1矢量的坐标变换 23

3.2.2基元坐标变换矩阵 24

3.2.3常用坐标变换矩阵 25

3.2.4并矢的坐标变换 26

3.3 Possion公式及其推广 27

3.4速度与加速度合成公式 28

3.4.1速度合成 28

3.4.2加速度合成 29

3.5用方向余弦表示的角速度 30

3.6飞行器质心运动的一般方程 32

3.6.1密歇尔斯基方程 32

3.6.2飞行器质心运动一般动力学方程 34

3.6.3飞行器转动运动一般动力学方程 35

3.7刚性飞行器动力学方程 39

3.7.1飞行器质心运动方程 39

3.7.2一般动坐标系中质心动力学方程 39

3.7.3航迹坐标系中质心动力学方程 41

3.7.4机体轴系中的质心动力学方程 43

3.7.5飞行器绕质心转动的动力学方程 46

3.8刚性飞行器运动学方程 49

3.8.1飞行器质心运动学方程 49

3.8.2飞行器绕质心转动运动学方程 51

3.9非平静大气中飞行器运动方程 54

3.9.1风切变概述 54

3.9.2有风切变时的飞行器运动方程 56

3.10飞机小扰动线化方程 57

3.10.1纵向小扰动运动方程组 58

3.10.2横航向小扰动运动方程组 61

第4章 飞行控制系统 63

4.1飞行控制系统的发展 64

4.1.1飞行控制系统的发展历程 64

4.1.2综合飞行/推进控制 68

4.1.3光传飞行控制 71

4.2飞机电传操纵系统 71

4.2.1可靠性和余度技术 73

4.2.2纵向单通道电传操纵系统的组成、工作原理 76

4.2.3电传操纵系统的优点和存在问题 83

第5章 人—机—环系统复杂性建模 86

5.1驾驶员随机性建模 86

5.1.1驾驶员操纵过程模型 86

5.1.2滞后时间计算模型 87

5.1.3概率分布模型 89

5.2飞机控制系统故障模型 90

5.2.1飞行控制系统故障的数学描述 90

5.2.2传感器的故障模型 91

5.2.3执行器的故障模型 92

5.2.4系统状态的故障模型 93

5.3伺服控制系统典型故障分析 93

5.3.1四余度液压舵机伺服控制系统工作原理 93

5.3.2四余度液压舵机单通道伺服控制系统典型故障分析 95

5.4航空器安全可靠性建模与评估 99

5.4.1故障分类 99

5.4.2基于安全性的可靠性分配策略 100

5.4.3提高安全性途径及其评估 101

5.5大气紊流随机性建模 103

5.5.1大气紊流的假设 103

5.5.2大气紊流速度的相关函数和频谱函数 103

5.5.3大气紊流速度的模拟 111

5.6人机系统非线性建模 113

第6章 低阶等效系统拟配 120

6.1低阶等效系统拟配概述 120

6.2拟配准则与拟配数学模型 121

6.2.1低阶等效系统的拟配准则 121

6.2.2纵向低阶等效系统的拟配数学模型 123

6.2.3横航向低阶等效系统的拟配数学模型 124

6.3低阶等效系统拟配方法 125

6.3.1最小二乘法 125

6.3.2极大似然法 126

6.3.3拟配实例 128

第7章 人机系统稳定性分析方法 130

7.1人机系统稳定性概念 130

7.2人机系统失稳条件 134

7.3线性人机系统稳定性分析方法 140

7.3.1带宽准则 140

7.3.2 Gibson相位速率准则 144

7.3.3 Neal—Smith准则 145

7.3.4增益、相位裕度准则 149

7.3.5 Smith—Geddes准则 149

7.3.6 Gibson时域准则 150

7.3.7 A值准则 151

7.4人机闭环非线性系统稳定性分析方法 154

7.4.1人机闭环非线性系统概述 154

7.4.2描述函数法 157

7.4.3 OLOP准则 160

第8章 飞行事故概率模型与飞行风险概率模型 162

8.1飞行事故统计指标 162

8.1.1飞行事故总体统计指标 162

8.1.2飞行事故部分统计指标 164

8.2飞行安全评估判据与风险评估标准 166

8.2.1飞行安全评估判据 166

8.2.2风险评价等级 167

8.2.3飞行风险定量评估标准 168

8.3基于泊松过程的飞行事故概率模型 170

8.4基于参数超限的风险概率模型 172

8.4.1运动参数超限类型 172

8.4.2危险程度空间划分 174

8.4.3运动参数的限制 175

8.4.4风险概率计算模型 177

第9章 基于极值分布与基于最优化的概率评估方法 179

9.1基于极值分布的概率评估方法 181

9.1.1极值统计模型 181

9.1.2渐进分布类型 182

9.1.3分布参数估计 184

9.1.4拟合优度检验 186

9.1.5计算实例 187

9.2小概率事件尾部分布规律 190

9.2.1经验分布模型的局限性 190

9.2.2尾部分布规律 191

9.2.3数据的相对变换 192

9.2.4趋势逼近函数与概率评估 193

9.3最优化的概率评估方法 194

9.3.1非线性回归方法 194

9.3.2综合模型 197

9.3.3非线性优化方法 198

9.3.4计算实例 199

第10章 飞行风险概率综合评估方法 201

10.1风险概率静态计算 201

10.1.1基本概率模型 201

10.1.2事件树模型 202

10.1.3风险概率计算与状态转移图 204

10.2基于马尔科夫过程的综合评估模型 205

10.2.1马尔科夫过程模型 205

10.2.2基于马尔科夫过程的飞行风险评估模型 207

10.2.3模型的求解 209

10.3基于马尔科夫模型的电传操纵系统安全性分析 211

10.3.1监控装置对飞行安全的影响 211

10.3.2多余度系统对飞行安全的影响 213

第11章 基于支持向量机的飞行事故率预测 216

11.1统计学习理论的基本原理 217

11.1.1机器学习理论 217

11.1.2统计学习理论 218

11.2支持向量机算法及其实现 222

11.2.1线性支持向量机 222

11.2.2广义线性支持向量机 225

11.2.3核函数技巧与内积 226

11.2.4非线性支持向量机 228

11.2.5支持向量机算法的实现 230

11.3基于支持向量机的非线性预测模型 234

11.3.1回归问题与ε—不敏感损失函数 234

11.3.2支持向量机回归基本算法 236

11.3.3参数优化选择方法 238

11.3.4支持向量机用于时间序列预测建模的一般框架 239

11.3.5支持向量机回归预测流程 243

11.4基于SVR的飞行事故率预测建模实例 243

11.4.1原始数据的选取 243

11.4.2 SVR预测模型的建立 243

11.4.3 SVR预测模型的校验 244

第12章 人—机—环评估模型的校核与验证 246

12.1建模与仿真的校核、验证与确认（VVA） 246

12.1.1 VVA的概念 246

12.1.2 VVA的过程 246

12.1.3 VVA中的仿真模型验证方法 248

12.2人—机—环系统模型的校核验证技术 250

12.2.1地面飞行模拟校核验证技术 250

12.2.2空中飞行模拟校核验证技术 252

12.3基于系统仿真的虚拟试飞安全性评估软件（VATES）的应用实践 257

12.3.1软件的来源和功能 258

12.3.2虚拟试飞的主要思路 261

12.3.3虚拟试飞的主要优势 262

主要符号说明 268

参考文献 271