质心测试平台的运动学及其误差模型研究

为了探讨质心测试平台的结构参数误差引起质心测试结果的偏差,在对质心测试平台进行运动学分析的基础上,依据矩阵全微分理论,建立了结构参数误差与运动平台姿态误差模型。最后,通过计算机仿真对误差模型进行了验证,结果表明,该误差模型能够反映实际姿态误差的变化。     

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。     

研究用飞行模拟器点对点采集系统

为了使高逼真度研究用飞行模拟器满足更多机型的实验需求,加快座舱面板的重构速度,提出了一种基于CAN总线的分布式点对点采集系统.分析了采集系统的特点,给出了点对点采集系统的软硬件结构,并针对其特点进行了层次划分.基于嵌入式处理器构建通用采集卡,使用面向对象方法对采集系统软件进行实现.将点对点采集系统应用于构建737系列模拟器座舱,结果表明,该系统可以减少面板变更影响,降低系统重构难度.     

基于DCPS的分布式实时通信体系结构分析及时延测试

针对分布式实时系统对结点间通信延迟的确定性要求,探讨了基于DCPS通信模型的分布式实时通信体系结构.分析了联邦式、分布式和集中式的DCPS通信模型体系结构设计策略及其对分布式实时系统通信延迟、可靠性及可扩展性的影响,通过定义实时通信测试主题,设计外部应用接口,提出了一种分布式实时系统的通信延迟测试方法.结果表明,在有效满足分布式实时系统对网络通信延迟确定性要求的前提下,以分布式体系结构设计策略实现的DCPS通信模型具有更小的通信延迟及抖动.     

六自由度转台鲁棒控制的研究

本文针对六自由度转台（又称并联机器人），分析了它单自由度运动情况下负载质量与模拟台运动位姿的关系以及负载质量的变化范围，然后在系统鲁棒性分析的基础上，将负载质量按照变化区间进行划分，并会对每个变化区间设计了各自相应的鲁棒控制器，从而使设计出的系统在负载参数变化的整个范围内都具有良好的性能。最后通过仿真，验证了系统在该控制作用下，性能具有较强的鲁棒性。     

基于三坐标测量仪的Stewart平台标定技术

针对空间对接半物理仿真系统中Stewart平台的运动精度问题,提出一种基于三坐标测量仪的低成本标定方法.利用通用的三坐标测量仪获取运动平台的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,辨识出运动平台的几何参数并进行误差补偿.此方法的特点是能够保证所有几何参数的可辨识性,不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器,具有较强的通用性和可操作性.本文阐述了该标定方法的标定过程,对残差方程的构造方式进行了讨论,仿真表明标定后平台的运动精度能够达到测量噪声的量级.最后将此方法用于某实际运动平台的标定,经过误差补偿后其精度提高了5倍以上.     

飞行模拟器极限位姿的可视化仿真分析

飞行模拟器的运动系统处于极限位姿时,系统的相关特性最差,并且其机械系统的关键部件之间最容易发生干涉.为了保证运行安全性和直观性,对极限位姿下的状态进行研究,运用VRML-Java技术,基于运动学反解以及机械实体的静态、动态装配约束关系,建立了飞行模拟器运动系统的可视化仿真模型,利用模型对其处于极限位姿下的状态进行可视化仿真分析,仿真结果表明所建立的模型简易、真实,并且所分析的飞行模拟器运动系统在极限位姿处不存在机械干涉和奇异位形.采用所提出的方法进行仿真.实验证明,上述方法为飞行模拟器的设计提供了参考依据.     

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。     

飞行模拟器操纵负荷系统多余力的抑制

针对基于力回路的操纵负荷系统的内回路存在多余力影响其力感模拟逼真度的问题,依据结构不变性原理提出了速度正反馈结合逆补偿的复合控制方法对多余力进行抑制,并在此基础上,提出了阻尼补偿的方法抑制外回路振荡以增强整个系统的稳定性.仿真结果表明,提出的复合控制策略的可行性,较传统的控制策略能够提高力感模拟的逼真度.实验结果进一步表明,内回路速度正反馈结合逆补偿的控制方法可以有效补偿多余力,上述复合控制策略在阻尼补偿控制器消除外回路振荡的情况下,显著提高了操纵负荷系统力感模拟的逼真度.     

基于LQG/LTR方法的结构主动控制的研究

将LQG/LTR(Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery)方法引入到结构控制领域中,针对AMD(Active Mass Damper)Benchmark模型进行主动控制策略的研究。首先建立AMD试验结构的LQG/LTR控制系统模型,并采用近似法确定模型不确定性,引入速度反馈来降低模态峰值以设计理想的目标回路;然后根据LQG/LTR理论设计了控制器,使得全状态LQR(linear quadratic regulator)调节器自然拥有的鲁棒特性在系统的输入端得到基本恢复。最后仿真结果证明了LQG/LTR控制器的有效性和鲁棒性。