《飞行模拟器操纵负荷系统力感模拟》PDF下载

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  • 作  者:赵劲松著
  • 出 版 社:北京:科学出版社
  • 出版年份:2017
  • ISBN:9787030539472
  • 页数:144 页
图书介绍:飞行模拟器是一种培训飞行员的重要工具。操纵负荷系统作为飞行模拟器的关键子系统之一,其主要作用是为飞行员提供驾驶力感。操纵负荷系统力感模拟关键技术,包括多余力抑制、内回路带宽拓展和外回路稳定性提高。将其等效为以操纵力为输入、操纵位移为输出的力-位移阻抗,以此提出了内回路带宽的约束条件、内回路多余力的约束条件和外回路稳定性判据。为了有效抑制内回路的多余力,提出了一种基于前馈逆模型观测器和速度前馈补偿的复合控制策略。推导了该结构鲁棒稳定条件,并给出了观测器传递函数设计方法。基于此,分析了外回路稳定性,提出了一种阻尼补偿的方法增稳。为了实现该结构滤波器量化设计以使其鲁棒性能接近最优,提出了一种间接优化方法。为满足适定性,提出了一种名义模型修正方法。为了提高系统鲁棒性能,提出了一种基于二分法的性能加权函数优化方法。为了拓展内回路带宽,提出了前馈逆模型和控制的外回路复合控制策略。利用前馈逆模型控制技术拓展了内回路带宽,进而将外回路转化成多摄动模型的结构,设计了控制器以增强外回路鲁棒稳定性。基于RT-LAB快速原型操纵负荷系统实验平台上,开展了实验研究,验证了分析结论的正确性和提出控制策略的有效性。

第1章 绪论 1

1.1 飞行模拟器概述及发展概况 2

1.1.1 飞行模拟器概述 2

1.1.2 飞行模拟器国内外发展和研究现状 3

1.2 操纵负荷系统的国内外发展及研制现状 6

1.2.1 操纵负荷系统的组成原理 6

1.2.2 操纵负荷系统力感模拟方法概述 8

1.2.3 操纵负荷系统的发展概况 9

1.2.4 操纵负荷系统的研究现状 13

1.3 操纵负荷系统的相关技术研究现状 16

1.3.1 加载系统多余力抑制技术 17

1.3.2 控制系统跟踪性能提高技术 20

1.3.3 操纵负荷系统稳定性能改善技术 21

1.4 主要研究内容 21

第2章 基于力回路的操纵负荷系统的建模与分析 23

2.1 操纵负荷系统的组成及工作原理 23

2.2 操纵负荷系统液压动力机构建模 25

2.3 操纵负荷系统内回路建模 29

2.4 操纵负荷系统外回路建模 31

2.5 操纵负荷系统力感模拟对象的简化 33

2.6 实现静态力感模拟的操纵负荷系统分析 35

2.6.1 操纵负荷系统内回路带宽对系统影响的分析 36

2.6.2 多余力对操纵负荷系统性能影响的分析 38

2.6.3 操纵机构对操纵负荷系统稳定性的影响 40

2.7 实现动态力感模拟的操纵负荷系统的分析 41

2.7.1 操纵负荷系统内回路带宽对系统影响的分析 42

2.7.2 操纵负荷系统的稳定性分析 43

2.7.3 多余力对操纵负荷系统的影响分析 48

2.8 仿真验证 48

2.8.1 操纵负荷系统静态力感模拟仿真分析 49

2.8.2 操纵负荷系统动态力感模拟仿真分析 55

2.9 本章小结 58

第3章 基于逆模型观测器结构的操纵负荷系统内回路多余力的抑制 59

3.1 操纵负荷系统内回路多余力的速度前馈补偿策略 59

3.2 操纵负荷系统内回路多余力的逆模型观测器结构的补偿策略 60

3.2.1 逆模型观测器结构实现干扰抑制的原理 61

3.2.2 逆模型观测器结构的观测器传递函数的设计 64

3.2.3 操纵负荷系统内回路多余力抑制的控制策略 67

3.2.4 前馈逆模型观测器结构的滤波器Q(s)的优化 70

3.3 仿真验证 88

3.3.1 基于速度前馈补偿策略的多余力抑制仿真分析 88

3.3.2 基于观测器和速度前馈补偿的复合控制策略的可行性验证 89

3.3.3 基于间接优化方法的Q(s)的设计算例及控制效果验证 92

3.3.4 基于间接优化的Q(s)的观测器结构的鲁棒性能仿真 99

3.4 本章小结 100

第4章 基于前馈逆模型和鲁棒控制的操纵负荷系统外回路复合控制策略 101

4.1 操纵负荷系统外回路的复合控制策略 101

4.1.1 操纵负荷系统内回路前馈逆模型控制策略 101

4.1.2 操纵负荷系统外回路结构中不确定性的分析 102

4.1.3 操纵负荷系统的外回路控制器的结构 105

4.1.4 操纵负荷系统的外回路镇定控制器的设计 105

4.2 仿真验证 111

4.3 本章小结 117

第5章 力感模拟的实验验证 118

5.1 操纵负荷系统实验系统简介 118

5.2 操纵负荷系统力感模拟影响因素实验分析 119

5.3 前馈逆模型观测器的设计及多余力抑制效果验证 122

5.4 操纵负荷系统外回路复合控制器设计及控制效果验证 129

5.5 本章小结 134

参考文献 136