飞行模拟器运动系统洗出及控制方法研究

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1、摘要摘要飞行模拟器作为一种重要的航空仿真设备，与真实飞行器相比具有可控性、无破坏性、经济性、可靠性等优点，而作为飞行模拟器载体的并联六自由度运动系统是飞行模拟器的重要组成部分，其本质是由计算机实时控制并能提供俯仰、滚转、偏航、上下、纵向平移和横向平移的六自由度瞬时过载仿真设备，因此运动系统性能的优劣直接关系到飞行模拟的逼真度，而对并联六自由度运动系统的动感模拟洗出算法及控制方法的研究，是提高飞行模拟器运动性能的关键技术，具有十分重要的意义。本文以六自由度飞行模拟器运动系统为研究对象，对飞行模拟器运动系统的运动学、动感模拟算法、运动平台

2、的控制，以及系统的控制体系结构与系统设计等方面开展研究：1、在深入分析六自由度飞行模拟器运动系统的基础上，应用空间机构学建立了六自由度飞行模拟器运动平台的位置反解公式；依据运动平台的速度和加速度与伺服油缸伸缩运动的关系，推导了速度和加速度的反解公式，为后面的系统仿真、控制及应用研究奠定基础。2、在分析六自由度飞行模拟器运动平台各种约束(包括伺服油缸伸缩长度限制、运动副转角约束和伺服油缸间的物理干涉约束)的基础上，改进“先拆解，再整合”的方法，解决了原来只考虑伺服油缸伸缩长度限制的工作空间问题。3、动感模拟是六自由度飞行模拟器的最基本的

3、功能之一，但是运动系统运动空间有限，因此需要采用洗出滤波方法。本文引入递归模糊神经网络，提出了一种新的自适应洗出滤波器的设计方法，采用BP算法来训练神经网络及调整网络的权值，使目标函数值最小，及时调整洗出滤波器参数，并应用于六自由度飞行模拟器运动系统的动感模拟研究中，使得运动系统在有限运动空间内将真实的飞行器六个运动自由度逼真地展现出来。4、运动控制是六自由度飞行模拟器运动系统设计应用的关键技术之一。针对运动系统存在严重的耦合和干扰，把模糊理论引入到传统的滑模变结构控制中，提出了一种采用指数趋近律的基于模糊逻辑的滑模变结构控制方法。该

4、控摘要制律把飞行模拟器运动系统的交联耦合产生的影响作为系统外部干扰，应用于飞行模拟器运动系统的单伺服油缸的控制中，仿真结果表明，保证了系统控制的快速性和鲁棒性，柔化了控制信号，削弱了自振。5、针对六自由度飞行模拟器的任务，为了有效地对系统的复杂功能进行组织和管理，提出了一种分层管理控制体系结构，这种控制结构是一种功能和行为相结合的控制结构，既能实现规划、决策等行为，又能对系统进行有效的控制；构建了具有分析计算能力和快速控制的六自由度飞行模拟器运动平台实验系统方案，其控制系统采用分层及分布式控制结构；最后，利用此实验系统对本文提出的理论

5、及控制方法进行了验证，并给出了相应的实验结果。关键词：飞行模拟器、并联六自由度运动系统、洗出滤波器、运动控制、体系结构ⅡAbstractFlightsimulatoriSartimportantaviationsimulationdevicethatismorecontrollable．economicalandreliablecomparedwithactualaircraft．Asthemotion-baseoftheflightsimulator,parallel6—DOFmotionsySlemisoneofthechiefp

6、artsinnightsimulator．Itisonekindinstantaneousoverload-simulatingvehicle，which啪providepitch,roll，yaw,vertical，longitudinalandlateralmotion．Therefore，theperformanceofmotionsystemdirectlyinfluencesthefidelityoftheflightsimulatoranditisdefinitelyimportanttomflkeresearchinto

7、thewashoutandcontrolmethods．．Takentheparallel6-DOFmotionsystemastheresearchobject，topicsconcerningkinematics，motioncueingandmotioncontroloftheSa'VOcylinderateinvestigatedinthisthesis：1．Basedontheanalysisofthestructureofthe6-DOFflightsimulator,inversekinematicsofthe6-DOF

8、motionflightsimulatorisfoundedusingthespacekinematicstheory．Also，therelationshipofthevelocityandaccelerationof