飞行模拟器原型系统导航数据库的构建

为了研究开发高逼真度的飞行模拟器,并为之提供真实可靠的导航数据,提出了飞行模拟器原型系统导航数据库的数据结构要求,即机场、跑道、甚高频全向信标、仪表着陆系统、测距仪系统、中波导航台和指点信标的数据结构要求。结合FlightGear、FS2004模拟飞行导航数据库和真实机场航图,得到了完整可信的导航数据。建立了导航数据库数据结构变换函数,基于Microsoft visual studio.NET,实现了导航数据结构变换,生成了飞行模拟器原型系统可用的导航数据库数据文件,构建了完整的、可信的、数据结构合理的高级飞行模拟器原型系统导航数据库。模拟器程序的运行结果表明,采用的飞行模拟器原型系统导航数据库开发的方法是有效的、可行的。     

飞行模拟器音效系统声音分析与合成技术

在简述音效系统开发方法的基础上,指出声源提取的必要性。提出使用短时傅里叶分析与合成技术以及使用线性预测分析与合成技术从飞机驾驶座舱的原始录音中提取声源的方法。详细讨论了两种方法的主要理论及提取过程,并分别使用实例阐述如何使用短时傅里叶分析与合成技术从原始录音中提取起落架放下时的声音以及使用线性预测分析与合成技术提取飞行中的空气动力噪声。通过实例以及实际开发表明,前一技术比较通用,适用于大部分声源的提取,而后一技术特别适用于噪声的提取。该两种技术还可推广到其他种类模拟器音效系统的开发中,因此具有非常大的工程应用价值。     

基于跟踪补偿任务的飞行员感知模型

针对飞行员对外部信息的多通道感知特点,建立了基于跟踪补偿任务的飞行员感知模型,模型具有视景和前庭系统反馈.通过对飞行员感知特性的深入分析,利用视景系统的外部特征和前庭器官的生理结构建模,结合俯仰跟踪任务,利用最小二乘法对模型进行参数辨识,并在降落和起飞两个飞行工况中对模型进行了验证.试验表明,在跟踪补偿飞行任务中,飞行员控制行为模型的仿真输出曲线与飞行测试数据之间的高度误差小于35m,俯仰角误差小于15°,说明建立的飞行员感知模型能够较好地反应飞行员的感知特性.     

基于混合遗传算法求解飞机定常状态

为保证对飞机定常状态准确求解,在分析了定常状态的基本特性和相应约束条件的基础上,提出了一种新的混合遗传算法.算法基于"学习潜能"的概念将遗传算法中的拉马克学习与鲍德温学习两种学习机制有机结合在一起,将局部搜索次数在群体中进行合理分配,使学习的优势得到充分发挥,使其不足得到有效抑制.本文算法不依赖于飞机动力学模型的具体形...     

一种新型三自由度并联机构动力学建模

基于牛顿欧拉法,针对一种采用非对称液压缸构建的新型三自由度并联机构进行了完整的动力学建模,为该机构结构优化打下基础。运用非对称阀控制非对称缸负载匹配理论,给出了一定结构参数和运动性能要求下的负载轨迹、最佳负载匹配曲线以及相关液压参数,为液压元件的选型提供设计依据。     

带动压反馈的质心测量系统电液伺服控制方法

质心测量系统用于大型重载车辆的质量及质心位置的测量,具有俯仰和横滚两个运动自由度.系统采用三点支撑加双缸驱动方案,驱动系统采用液压伺服控制,保证了平台运动的平稳性与准确度.建立了非对称阀控非对称缸的动力机构数学模型以及系统仿真模型.分析了采用动压反馈校正前后单通道控制系统的闭环频率特性和响应特性,仿真结果验证了动压反馈校正是有效的.     

一种新型多轴振动台雅克比矩阵的解算

以一种具有串并联混合结构的新型多轴振动台为对象,分析其速度雅克比矩阵的求解方法,解决了目前对该种混合结构机器人的雅克比矩阵解算方法较少的问题,得到了系统各部件之间的运动速度及加速度关系,为该类型的机构运动学及动力学分析奠定理论基础。     

基于启发搜索策略的飞行仿真系统实时调度算法

针对飞行仿真系统中多种类型任务并发执行及任务具有严格定时限制和时序约束的特点,探讨了飞行仿真系统混合任务集的实时调度问题.通过建立混合任务集调度模型,把飞行仿真系统实时调度描述成一种受约束的在状态空间上的路径寻优问题.基于对启发式估价函数的设计,利用启发式搜索策略在所有符合约束的状态节点中搜索使启发式估价函数值最小的节点,经节点扩展得到了使混合任务集延迟时间最小的可行调度.建立飞行仿真系统混合任务集实时调度构架对调度算法进行试验验证,结果表明,该算法有效解决了飞行仿真系统中多种类型任务集成调度问题,并能以较低的时间开销满足飞行仿真系统对响应时间的一致性要求.     

基于COTS的飞行模拟器快速原型系统开发

基于商用货架产品(Commercial Off-The-Shelf)的思想,提出了一种开发飞行模拟器的快速原型系统。根据对原型系统基本组成的分析,采用商用货架硬件组建了基于以太网和CAN总线的分布式计算机系统,降低了硬件成本提高了可靠性和升级换代能力。根据原型系统的软件功能,确定了高效的商用开发软件,支持快速控制原型的Matlab/Simulink和RT-LAB的采用,不仅实现了复杂的飞行系统和操纵负荷系统软件的快速开发和调试,而且提高了系统开发效率,缩短了开发周期。最后结合开发的原型系统说明了采用COTS的优越性。     

Forward kinematics analysis of parallel manipulator using modified global Newton-Raphson method

In order to obtain direct solutions of parallel manipulator without divergence in real time, a modified global Newton-Raphson (MGNR) algorithm was proposed for forward kinematics analysis of six-degree-of-freedom (DOF) parallel manipulator. Based on geometrical frame of parallel manipulator, the highly nonlinear equations of kinematics were derived using analytical approach. The MGNR algorithm was developed for the nonlinear equations based on Tailor expansion and Newton-Raphson iteration. The procedure of MGNR algorithm was programmed in Matlab/Simulink and compiled to a real-time computer with Microsoft visual studio.NET for implementation. The performance of the MGNR algorithms for 6-DOF parallel manipulator was analyzed and confirmed. Applying the MGNR algorithm, the real generalized pose of moving platform is solved by using the set of given positions of actuators. The theoretical analysis and numerical results indicate that the presented method can achieve the numerical convergent solution in less than 1 ms with high accuracy (1×10⁻⁹ m in linear motion and 1×10⁻⁹ rad in angular motion), even the initial guess value is far from the root.