飞行模拟器操纵负荷控制系统机械装置研究

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1、硕士学位论文飞行模拟器操纵负荷控制系统机械装置研究研究生姓名：莫凡导师姓名：王辉教授2015年5月8日分类号：TH6密级：公开UDC：621学号：1201039中国民航大学硕士学位论文飞行模拟器操纵负荷控制系统机械装置研究研究生姓名：莫凡导师姓名：王辉教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：航空宇航制造工程所在院系：航空工程学院论文答辩日期：2015年5月4日2015年5月8日ResearchontheMechanicalDevicesofFlightSimulatorControlLoadingSystemADissertationSubmittedtoCivilAviationUniver

2、sityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYMOFanSupervisedbyProf.WANGHuiCollegeofAeronauticalEngineeringCivilAviationUniversityofChinaMay2015中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡

3、献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权中国民航大学研究生部办理。研究生签名：导师签名：日期：中国民航大学硕士学位论文摘要操纵负荷系统是飞行模拟器中的关键机械结构之一。其作用是模拟真实飞机中飞行员操纵驾驶机构（主要指操纵杆、方向盘、脚踏板）时的真实力感，

4、也就是提供操纵机构对驾驶员的反作用力。其产生力感的逼真度是飞行模拟器飞行训练水平的重要参数。本文通过对现有飞行模拟器操纵负荷系统中各类加载机构的总结和分析，发现现有机构的不足和弊端，找出问题所在。之后针对这些问题，制定所设计的新型加载机构所具备的特性和要达到的目标。通过分析对比，确定机构总体设计方案并绘制机构简图；进一步做出机构的详细设计计算，三维建模和二维图纸。将三维建模结果导入UG8.0运动仿真环境中，对模型进行动力学仿真分析获得仿真结果，分析仿真结果，以验证机构运动可行性和动力学可行性。以三维建模结果以及相关动力学仿真结果为依据，基于NXNastran对机构的关键非标准零部件进行有限元分

5、析，获得有限元分析结果，找出不符合许用应力和许用位移要求的零部件，进行优化设计使之满足许用值，以使机构满足材料强度和刚度要求。按照该加载机构执行功能时的特点，设计出一种改进的PID控制算法应用于该机构的控制。通过在计算机上利用LabVIEW平台对所设计的控制模型进行仿真，验证该控制算法的可行性。最终获得所设计加载机构的可行性论证,并对飞行模拟器相关技术研究做出展望。关键词：操纵负荷；三维建模；动力学仿真；有限元分析；控制算法；可行性论证I中国民航大学硕士学位论文AbstractControlloadingsystemisoneofthekeymechanismsinaflightsimulat

6、orwhosefunctionistosimulatearealforcesenseforthepilotduringthecontrollingofthedrivingdevices(mainlyreferringtocontrolrod,steeringwheel,pedals).Areactionforceofthedrivingmechanismsimposedonthepilotisgeneratedbythecontrolloadingsystem.Thefidelityofthesimulatedforcesenseisanimportantparameterforflightt

7、raininglevelonaflightsimulator.Throughthesummaryandanalysisofalltypesoftheexistingcontrolloadingmechanismofflightsimulatorcontrolloadingsystem,insufficienciesanddrawbacksarefoundandproblemsaredefined.