舰载机牵引驾控训练系统轨迹评价模块的设计

摘要

随着世界经济的发展，人类从陆地上得到的资源在日益减少，占地球表面积2/3的海洋中蕴含着丰富的石油和矿产资源，海洋成为了21世纪全世界的焦点。世界各国为了争夺海洋资源都需要有一支强大的海军，而强大的海军就不得不拥有海上的霸主——航空母舰。航空母舰可以在远离国土的地方，不依赖当地的机场，以舰载机为主要武器施加军事压力和进行作战行动。牵引车作为航母上的关键设备之一，也受到了大家的关注。其中最重要的就是对牵引车的驾控训练，目前各国在训练条件上还受到一定的限制，主要原因有两个。其一，各国的航空母舰数量都不是很多，没有足够的场地也没有时间给牵引车进行驾控训练。其二，在航空母舰这样一个复杂的环境中进行训练难免会发生碰撞事件，而每一个微小的碰撞带来的损失都是相当严重的。为此设计舰载机牵引驾控训练系统成为了首选，该系统不但能不分时间地点的进行飞机的牵引架控训练，而且训练的成本和风险与在航母上相比几乎为零。对牵引车驾驶员的驾控水平的评价无疑是这个训练系统的重要组成部分，本文主要围绕舰载机牵引驾控训练系统评价功能模块的设计展开研究。
　　本文首先从整体上介绍了舰载机牵引驾控训练系统的总体功能。介绍了驾控模拟功能模块、性能分析功能模块和评价功能模块三个功能模块，以及用来实现这些功能的七个技术模块。其次，对智能轨迹跟踪模块进行设计，先后采用了模糊控制算法和模糊自适应PID控制算法来控制跟踪预订路径，得到最优路径作为评价的基准。再次，采用三维视景仿真软件建立Vega驾控仿真系统，该系统能够使牵引车驾驶员沉浸在舰船的大环境下进行驾控训练，跟踪路径规划模块计算出来的预订路径，并对牵引车驾驶员的跟踪轨迹加以输出和记录。该系统同时具有将智能轨迹跟踪模块计算最优路径的过程进行演示的功能。最后，分别应用基于层次分析与模糊评估的综合评价方法和基于层次分析与灰色关联度评估的综合评价方法对不同的牵引车驾驶员跟踪预订路径得到的三条不同的轨迹进行评价。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题研究的主要内容

第2章 舰载机牵引驾控训练系统

2．1 引言

2．2 舰载机牵引驾控训练系统的总体构成

2．3 驾控模拟功能模块

2．3．1 牵引任务设定模块

2．3．2 路径规划模块

2．3．3 视景仿真模块

2．3．4 牵引车飞机系统动力学模块

2．4 性能分析功能模块

2．5 评价功能模块

2．5．1 智能轨迹跟踪模块

2．5．2 轨迹评价模块

2．6 本章小结

第3章 智能轨迹跟踪模块的设计

3．1 引言

3．2 模糊理论基础知识

3．3 模糊控制器的设计及仿真

3．3．1 模糊控制器的结构

3．3．2 输入输出变量的选取

3．3．3 输入输出变量的模糊化

3．3．4 模糊规则的确定

3．3．5 反模糊化

3．3．6 仿真实验

3．4 模糊自适应PID控制器的设计及仿真

3．4．1 模糊自适应PID控制器的结构

3．4．3 PID参数调整的模糊规则表

3．4．4 仿真实验

3．5 本章小结

第4章 Vega驾控仿真模块的设计

4．1 引言

4．2 MultiGen Creator和Vega简介

4．3 Creator建模关键技术

4．3．1 纹理映射技术

4．3．2 约束体的定制

4．3．3 自由度的设置

4．4 Vega驾控仿真程序

4．4．1 仿真程序结构

4．4．2 观察者模块的应用

4．4．3 多通道窗口显示

4．4．4 相交检测技术

4．4．5 仿真效果

4．5 本章小结

第5章 轨迹评价模块的设计

5．1 引言

5．2 评价的常用方法

5．3 基于层次分析与模糊评估的综合评价方法

5．3．1 层次分析与模糊评估的综合评价过程

5．3．2 层次化结构模型的建立

5．3．3 模糊赋值法构建判断矩阵

5．3．4 层次排序及其一致性检验

5．3．5 模糊层次法轨迹评价的程序

5．4 基于层次分析与灰色关联度的综合评价方法

5．4．1 层次分析与灰色关联度的综合评价过程

5．4．2 底层指标值的获取及处理

5．4．3 灰色关联度层次法轨迹评价的程序

5．5 两种评价方法的比较

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录A