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飞行模拟器俯仰模式动感逼真度评价方法的研究

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飞行模拟器俯仰模式动感逼真度评价方法的研究

作者：李蕊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文针对飞行模拟器俯仰模式动感逼真度评价方法展开了如下几方面的研究:首先建立了多种形式的驾驶员模型,分别为结构传递函数模型、模糊控制模型和预瞄跟随网络模型。给出了结构模型的传递函数和特征参数;在典型的飞行工况下,利用具体... 详细信息

本文针对飞行模拟器俯仰模式动感逼真度评价方法展开了如下几方面的研究:首先建立了多种形式的驾驶员模型,分别为结构传递函数模型、模糊控制模型和预瞄跟随网络模型。给出了结构模型的传递函数和特征参数;在典型的飞行工况下,利用具体的飞行数据对模糊控制模型进行了参数训练;采用误差分析和最优控制理论对预瞄跟随网络模型进行了参数辨识。为进一步进行飞行模拟器闭环逼真度评价奠定了基础。然后阐述了基于双闭环仿真的逼真度评价方案,包括确定驾驶员—飞机、驾驶员—模拟器闭环仿真系统的组成,确定各子系统模型简化方法及简化形式,建立逼真度评价指标。提出了两种评价指标,包括基于驾驶员控制操纵功率谱密度分析的频域指标,及考虑体感误差和平台性能的综合时域指标,提出基于评价指标的洗出参数优化和优化有效性的验证方法。提出了动感模拟系统力感复现功能验证的方法,首先分析力感信息的流向和转换,给出开环体感误差的意义及获取步骤,然后搭建了以飞机机体坐标系下质心运动参数为输入,以开环体感误差为输出的验证系统的仿真模型,进行了几种具体工况的实验和结果分析。为闭环评价的可行性提供依据。最后对俯仰模式动感逼真度评价进行了仿真研究。将评价方案应用于俯仰单通道控制模式和俯仰双通道控制模式,在起飞工况下,两种模式分别采用等效拟配和建立查表的方法获得飞机动力学模型,依据误差优化和转角模型理论确定了驾驶员模型参数,分别进行了频域和时域的逼真度评价、洗出参数优化和相互验证。对评价方案合理性可行性进行了验证。

关键词：驾驶员模型动感逼真度闭环评价俯仰模式

基于运动试验平台的MOEA/D改进洗出算法仿真及试验

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重庆大学学报 2023年第1期46卷 125-136页

作者：刘伟超王辉中国民航大学航空工程学院天津300300

洗出算法参数的调整很大程度上影响其性能,针对目前经典洗出算法应用于飞行模拟器时参数调整的不足,提出一种基于MOEA/D多目标优化的改进洗出算法。将人体感知误差、洗出位移、模拟加速度误差作为优化目标,以运动空间为限制条件,采用基... 详细信息

洗出算法参数的调整很大程度上影响其性能,针对目前经典洗出算法应用于飞行模拟器时参数调整的不足,提出一种基于MOEA/D多目标优化的改进洗出算法。将人体感知误差、洗出位移、模拟加速度误差作为优化目标,以运动空间为限制条件,采用基于分解的多目标优化算法对洗出算法参数进行同步寻优,并利用模糊隶属度函数得到最优解。为验证其有效性,建立飞行模拟器运动试验平台,将采用不同优化方法的洗出算法应用其中进行对比分析。仿真及试验结果表明,改进洗出算法归位反应时间最短,相位延迟降低3.5 s,稳定性提高30%,且修正了感觉峰值,优化了54.6%的工作空间,实现了模拟器在模拟极限运动时有足够的运动空间和更高的动感逼真度。

关键词：洗出算法 MOEA/D多目标优化人体感知运动试验平台动感逼真度

飞行模拟器洗出算法多重滤波信号补偿优化研究

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系统仿真学报 2023年第1期35卷 137-145页

作者：刘伟超王辉中国民航大学航空工程学院天津300300

针对经典洗出算法在应用于飞行模拟器时存在的信号丢失以及适应性不强的缺陷,提出一种多重滤波信号补偿的洗出算法优化方案。分析经典洗出算法中信号丢失的环节,截取丢失信号并采取深度滤波策略进行深度滤波,依据人体感知误差与运动平... 详细信息

针对经典洗出算法在应用于飞行模拟器时存在的信号丢失以及适应性不强的缺陷,提出一种多重滤波信号补偿的洗出算法优化方案。分析经典洗出算法中信号丢失的环节,截取丢失信号并采取深度滤波策略进行深度滤波,依据人体感知误差与运动平台的动作余量,将多重滤波后的信号以自适应的比例分别补偿到洗出算法3个通道中,实现最大程度上减小信号损失,从而减少人体感知误差。对经典洗出算法和改进洗出算法进行对比仿真和试验,结果表明改进洗出算法有效降低了人体感知误差,减少了信号丢失,改善了相位延迟,同时充分利用了运动平台的工作空间,增加了动感逼真度。

关键词：洗出算法飞行模拟器多重滤波人体感知动感逼真度

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基于模糊逻辑的高逼真度运动体感算法研究

系统仿真学报 2017年第3期29卷 546-551,558页

作者：王辉朱道扬平凡中国民航大学航空工程学院天津300300 深圳航空维修工程部广东深圳518128

针对经典洗出算法存在虚假暗示和相位延迟导致飞行模拟器运动体感逼真度不够的问题,结合人体前庭感官系统和模糊逻辑控制理论对经典洗出算法的体感误差进行反馈控制,分别对洗出算法的高通加速度通道、倾斜协调通道以及角速度通道进行补... 详细信息

针对经典洗出算法存在虚假暗示和相位延迟导致飞行模拟器运动体感逼真度不够的问题,结合人体前庭感官系统和模糊逻辑控制理论对经典洗出算法的体感误差进行反馈控制,分别对洗出算法的高通加速度通道、倾斜协调通道以及角速度通道进行补偿。对模糊逻辑洗出算法进行仿真建模,通过一组飞行数据对模糊逻辑洗出算法进行仿真实验。仿真结果表明:模糊逻辑控制理论在一定程度上克服了经典洗出算法的虚假暗示和相位延迟误差的缺陷,具有高度的稳定性和可靠性,且能够有效的提升飞行模拟器的动感逼真度。

关键词：模糊控制洗出算法飞行模拟器动感逼真度

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基于逻辑控制的双输入运动体感算法研究

系统仿真学报 2021年第1期33卷 91-98页

作者：王辉柳颖涛中国民航大学航空工程学院天津300300

针对飞行模拟器中的双输入经典洗出算法存在感知角速度信号丢失、相位误差、逼真度不足等问题。提出一种逻辑控制洗出算法:依据前庭系统理论改进经典洗出算法高通角速度通道结构,设计逻辑控制器和角位移连续发生器优化高通角速度通道和... 详细信息

针对飞行模拟器中的双输入经典洗出算法存在感知角速度信号丢失、相位误差、逼真度不足等问题。提出一种逻辑控制洗出算法:依据前庭系统理论改进经典洗出算法高通角速度通道结构,设计逻辑控制器和角位移连续发生器优化高通角速度通道和倾斜协调通道中的耦合角速度并稳定跳跃变化的洗出角位移,使改进算法更符合人体感知模型。在Matlab/Simulink中对改进算法进行建模仿真,仿真结果表明:改进洗出算法减小了相位误差和虚假暗示,提高了角速度动感模拟逼真度。

关键词：逻辑控制洗出算法角速度相位误差动感逼真度

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飞行模拟器线性最优洗出算法限幅控制

武汉交通职业学院学报 2022年第3期24卷 100-103页

作者：段少丽武汉交通职业学院智能制造学院湖北武汉430065

为在有限的运动平台空间内提高飞行模拟器的动感逼真度,结合人体前庭系统和线性最优洗出算法,对洗出算法的缩放限幅环节进行改进。对输入信号的低幅值段采用三阶多项式法,尽可能减小人体感觉加速度的触发时延;在高幅值段利用运动感觉作... 详细信息

为在有限的运动平台空间内提高飞行模拟器的动感逼真度,结合人体前庭系统和线性最优洗出算法,对洗出算法的缩放限幅环节进行改进。对输入信号的低幅值段采用三阶多项式法,尽可能减小人体感觉加速度的触发时延;在高幅值段利用运动感觉作为BP神经网络控制器的输入变量,在有限运动空间内自适应调节输入信号的缩放比例系数。对飞行模拟器纵向/俯仰方向进行仿真验证,仿真结果表明,在低幅值段采用三阶多项式法可以有效避免局部极值信号的畸变,同时保留三阶多项式法克服感觉加速度触发时延的优点;在高幅值段采用BP神经网络自适应调节缩比系数法能将平台限制在运动空间内,最大程度减小飞行模拟器虚假暗示的发生,且提高飞行模拟器的安全性和可靠性,证明采用分段缩放限幅策略对飞行模拟器的动感逼真度提升有促进作用。

关键词：线性最优洗出算法 BP神经网络前庭系统分段限幅动感逼真度

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飞行模拟器经典洗出算法分析与改进

武汉交通职业学院学报 2021年第2期23卷 96-101页

作者：朱道扬段少丽武汉交通职业学院湖北武汉430065

对飞行模拟器的经典洗出算法和人体前庭系统进行分析,发现经典洗出算法的平移通道和倾斜协调通道存在相互耦合的现象,角速度限幅和倾斜协调通道滤波器对模拟的持续加速度产生重要影响,导致飞行模拟器运动洗出过程中出现相位延迟。对经... 详细信息

对飞行模拟器的经典洗出算法和人体前庭系统进行分析,发现经典洗出算法的平移通道和倾斜协调通道存在相互耦合的现象,角速度限幅和倾斜协调通道滤波器对模拟的持续加速度产生重要影响,导致飞行模拟器运动洗出过程中出现相位延迟。对经典洗出算法结构进行重新设计,解决互耦造成的相位延迟以及角速度限幅器带来的模拟持续加速度不够完整的影响。仿真结果表明,改进算法洗出的倾斜协调角速度和角度严格限制在人体阈值内,感觉加速度的相位延迟大大减少,并且洗出的位移量比经典算法范围更大。证明改进算法能够克服经典洗出算法中出现的虚假暗示现象,使飞行模拟器的洗出效果和动感逼真度得到提升。

关键词：飞行模拟器经典洗出算法倾斜协调虚假暗示动感逼真度

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基于粒子群的经典洗出算法参数优化

系统仿真技术 2021年第2期17卷 98-102页

作者：朱道扬段少丽武汉交通职业学院智能制造学院湖北武汉430000

由于经典洗出算法具有调节、反馈和执行速度快等优点而被广泛应用,但其洗出算法参数的选择对飞行模拟器逼真度有直接的影响。针对飞行模拟器经典洗出算法参数选择困难的缺点,通过规划飞行模拟器的约束限制,并结合人体前庭模型最小化人... 详细信息

由于经典洗出算法具有调节、反馈和执行速度快等优点而被广泛应用,但其洗出算法参数的选择对飞行模拟器逼真度有直接的影响。针对飞行模拟器经典洗出算法参数选择困难的缺点,通过规划飞行模拟器的约束限制,并结合人体前庭模型最小化人体感觉误差,以及采用粒子群优化算法寻找最优的滤波器参数。选取飞机爬升阶段的一组实际飞行数据作为输入信号,对优化前后的洗出算法进行比较,结果显示优化后的滤波器参数使模拟器运动平台恢复到中立位置的时间更短、稳定性更好,洗出的感觉比力加速度误差和感觉角速度位于人体阈值范围内,证明优化后的滤波器参数能够明显提高飞行模拟器的动感逼真度。

关键词：飞行模拟器经典洗出算法粒子群优化滤波器动感逼真度