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飞行模拟器辅助操纵负荷系统的研究
作 者: 赵劲松
导 师: 韩俊伟
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 辅助操纵负荷 永磁同步电机 多余力矩 摩擦补偿
分类号: V216.8
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 38次
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内容摘要
飞行模拟器是训练飞行员的重要设备。操纵负荷系统作为飞行模拟器的关键系统之一,用于模拟飞机的飞行操纵系统,其主要特点是模拟真实的力感。由于辅助操纵系统作为操纵系统的一部分,能够改善飞行品质,所以辅助操纵负荷系统对飞行员的训练也起着很重要的作用。辅助操纵负荷系统操纵机构比较简单,力控制精度要求相对主操纵负荷系统较低。但在自动驾驶功能上,却要求很高的位置控制精度。本文所研究的对象是电动辅助操纵负荷系统,实现力感模拟时,该系统属于典型的被动加载系统。在实现自动驾驶功能时,则属于位置伺服系统。本文首先综述了操纵负荷系统的基本工作原理和发展现状,指出了辅助操纵负荷系统的四点关键技术。其次通过对各个辅助操纵负荷系统的操纵系统进行分析,确定要模拟的力感。紧接着建立永磁同步电机的数学模型,并根据先前确定的要模拟的力感设计适当的控制方法。由于辅助操纵负荷系统的力感模拟属于被动加载,因此存在多余力矩。就此分析了多余力矩产生的原因,并给出了抑制的方法。论文的第四章分析了操纵负荷系统的操纵机构,然后通过软件Simulink以及SimMechanics仿真的手段分析了操纵机构加载端和操纵端的运动关系和力矩关系,给电机输入相应的指令,使操纵端获得所希望感受到的力感。此外,自动驾驶时,还能够输入电机相应位置指令,使操纵端达到所希望的位置。接下来将已建立的操纵机构模型与电机模型进行整体仿真,来检验所设计的控制方法是否合理。最后,通过实验对所设计的辅助操纵负荷系统的各项指标进行验证。方法是用软件对辅助操纵负荷系统进行实时仿真,记录检测的力矩、位置数据或曲线,与仿真的曲线或数据进行对比。在此过程中进行了摩擦补偿。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-16 1.1 课题研究的意义及必要性 8-9 1.2 辅助操纵负荷系统的工作原理 9-12 1.2.1 辅助操纵负荷系统的组成 9-10 1.2.2 辅助操纵负荷系统的加载原理 10-11 1.2.3 辅助操纵负荷系统自动驾驶的原理 11-12 1.3 辅助操纵负荷系统的关键技术 12 1.4 操纵负荷系统的发展概况 12-14 1.4.1 操纵负荷的起源 12-13 1.4.2 操纵负荷的发展历史及研究现状 13-14 1.5 论文的主要研究内容 14-16 第2章 辅助操纵系统的分析 16-28 2.1 减速板操纵系统的分析 16-18 2.1.1 减速板操纵系统的工作原理 16-17 2.1.2 减速板操纵系统前部件的分析 17-18 2.2 水平安定面配平操纵系统的分析 18-22 2.2.1 水平安定面配平操纵系统的工作原理 18-19 2.2.2 水平安定面配平操纵系统建模分析 19-22 2.3 前轮转弯操纵系统的分析 22-26 2.3.1 前轮转弯操纵系统的工作原理 22-23 2.3.2 前轮转弯操纵系统系统建模分析 23-26 2.4 油门杆操纵系统的分析 26-27 2.5 本章小结 27-28 第3章 辅助操纵负荷系统的力感模拟 28-47 3.1 交流永磁同步电机的数学模型 28-30 3.2 电流反馈控制 30-31 3.3 控制策略 31-38 3.3.1 基于力矩回路的力感模拟 31-33 3.3.2 多余力矩的分析和抑制 33-38 3.4 基于力矩回路力矩模拟的仿真 38-39 3.4.1 摩擦力矩模拟的仿真 38-39 3.4.2 弹簧力矩模拟的仿真 39 3.5 基于位置回路的力矩模拟 39-42 3.6 自动驾驶功能的控制策略 42-46 3.6.1 速度环的设计 42-45 3.6.2 位置环的设计 45-46 3.7 本章小结 46-47 第4章 辅助操纵负荷系统操纵机构的研究 47-60 4.1 减速板操纵机构的分析 47-53 4.1.1 机构运动分析 48-50 4.1.2 力矩函数的分析 50-53 4.2 水平安定面配平轮操纵机构的分析 53 4.3 安定面配平指示器机构的分析 53-56 4.4 前转弯手轮机构分析 56 4.5 油门杆操纵机构的分析 56-59 4.6 本章小结 59-60 第5章 辅助操纵负荷系统的验证试验 60-66 5.1 实验原理 60-61 5.2 力感模拟验证试验 61-62 5.2.1 摩擦力矩的模拟 61-62 5.3 弹簧力感模拟验证试验 62-64 5.4 辅助操纵负荷系统实验曲线 64-65 5.5 本章小结 65-66 结论 66-67 参考文献 67-70 攻读学位期间发表的学术论文 70-72 致谢 72
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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 基础理论及试验 > 航空器地面试验 > 各种试验设备和仪器
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