基于模糊自适应洗出算法的飞行模拟器动感研究

摘要

飞行模拟器是一种能够逼真复现飞机空中飞行的半物理地面仿真设备，由于飞行模拟器具有成本低、可靠性强、安全性高、应用灵活以及高逼真度等特点，已经成为飞行员训练、飞机研发以及飞行运行安全研究等方面不可缺少的重要装备之一。在中国自主研制民用大型运输机C919的背景下以及民用飞机大量增加，安全性要求不断增高的情况下，对具有高逼真度的飞行模拟器的需求变得越来越急迫。洗出算法是模拟器在有限的运动行程内提供无限动感的关键算法，计算结果的逼真程度直接影响着模拟器的性能，对洗出算法的优化研究是提高飞行模拟器逼真度的一种重要方法。 本文对并联六自由度运动平台进行了系统的运动学分析；建立了飞行模拟器的坐标系；对六自由度平台的运动学正解与反解过程进行了分析；研究了上体运动平台运动速度和加速度以及作动缸的伸缩速度与加速度，且分析出上体运动平台与作动缸之间的运动关系，并以此求解出平台的运动参数。 以经典洗出算法为优化对象，通过粒子群算法，并在平台运动范围与满足人体感觉机制以及回位时间等约束条件下进行经典洗出算法参数的选取。通过优化参数提高飞行模拟器的逼真度。 采用模糊控制的方法以便于达到滤波器参数自适应调整的目的，并在模糊规则建立与参数清晰化过程中使用改进遗传算法提高运动平台的空间利用率，从而提高模拟逼真度。通过MATLAB中SIMULINK仿真模块进行了仿真实验，通过仿真以及各类输入输出信号的对比分析表明，本文研究改进的模糊自适应洗出算法，能够有效改善模拟运动临场感、回位时间、响应速度，以及明显提高对所研究飞行模拟器六自由度运动平台运动范围的利用率。

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