面向任務的全姿態飛行模擬器機構設計及控制方法研究

《面向任務的全姿態飛行模擬器機構設計及控制方法研究》是依託北京交通大學，由郭盛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向任務的全姿態飛行模擬器機構設計及控制方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭盛
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

本項目針對目前飛行模擬器姿態變化範圍及過載能力受限的缺憾，設計可以提供全姿態運動特性及高過載機動能力的並在線上構構型,研究面向操作任務的機構設計方法及基礎理論。首先，通過飛行動力學解算提取機構的自由度特性、工作空間、運動學、動力學等設計參數；然後，套用基於面向操作任務的機構構型設計方法，進行多目標協同設計，研究模擬器機構本體系統的構型設計理論及其運動學和動力學，研究並揭示運用冗餘驅動方式實現機構高過載性能的多源能量傳遞規律及其動態協調控制方法；其次，套用控制算法與機構最佳設計參數最佳化相互結合的研究方法，基於虛擬樣機和運動學方程解算的聯合控制方法，研究並建立構型建模方法及洗出算法最佳化理論。該機構可實現全姿態俯仰、橫滾、偏轉，同時具備實現6-10G的高過載能力。最終得出新型戰鬥機飛行模擬機構的設計方法及基礎理論，為研製我國的戰鬥機飛行模擬器奠定理論基礎。

結題摘要

本項目以增大飛行模擬器姿態變化範圍和承載能力為目標，研究了基於並在線上構的新型戰鬥機飛行模擬器機構設計及相應的控制理論和方法。項目針對飛行模擬器特定運動要求，提出了基於位置和姿態多維度表示法的構型設計方法和基於混聯組合的構型設計方法，得到了系列構型。為了對模擬器工作空間進行全局表達與評價，提出了描述任務工作空間的包絡方法和評價輸出平台位姿的多維度表示方法。套用所提出的方法，項目設計分析了驅動冗餘雙層飛行模擬器機構、驅動冗餘的球面並聯運動模擬器機構和具有大姿態角的二級混聯運動模擬機構等多種典型模擬器構型。針對新型飛行模擬器機構，項目組搭建製作了運動模擬器樣機並進行了運動驗證。基於冗餘運動模擬樣機、真實飛行數據和虛擬樣機模型，進行了起飛和俯仰動作試驗。項目設計完成了主從操作手，以典型飛行運動模擬器從作業系統為研究對象，研究了實現主操作手的反饋控制方法。基於搭建的主從飛行運動模擬系統，提出了系統的控制策略，完成了主從系統控制軟體。最後，項目運用MATLAB與FlightGear建立了聯合仿真系統，對飛行模擬器進行了聯合仿真，完成了真實飛行動作及視景再現。項目提出的新型戰鬥機飛行模擬機構的設計方法及基礎理論，為研製我國的戰鬥機飛行模擬器奠定了良好的理論基礎。