飞行模拟器六自由度平台体感逼真度分析

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飞行模拟器是飞行器设计和飞行员训练的一种重要仿真设备,它具有可控性、成本低、危险小的优点,并且能够与真实飞行试验机一样开展同样的飞行测试。运动平台是飞行模拟器的重要组成部分,它能够反映飞机的运动特性并给飞行员逼真的运动感觉。首先,本文结合飞行模拟器运动系统的相关要求,从运动学角度对飞行模拟器六自由度运动平台展开了分析及结构设计,并且通过仿真实验对此进行了验证。本文中基于Stewart并联机构,利用Pro/E软件实现了结构设计与运动仿真,设计出了六自由度运动平台。在仿真实验中,通过对六根电动杆长度、速度、角度等的调整,利用平台实现了对飞机运动状态以及瞬时过载感知的高度仿真,通过该仿真功能,飞行员利用模拟器能够感知到与真实飞机飞行相同的或高度类似的加速度、线性运动等。本文中还运用Pro/Mechanism机构运动分析模块确定了本文所设计的六自由度运动平台零部件应当满足的约束条件,并进行了运动仿真,对三维模型是否合理进行了有效验证,结合运动学的相关理论,构建了六自由度运动平台的位置正逆解数学模型。然后,基于运动生理学角度,深入分析了人类的运动感官,在此基础上构建了动态响应模型,明确了模型系统中相关参数以及函数的设置。为了实现对飞机真实运动更加精确的模拟,提高飞行模拟器的动感逼真度,本文对比分析了几种洗出算法的优缺点,提出以经典洗出算法为基础,确保座舱运动满足六自由度运动平台驱动系统机械限制的前提下,飞行员能够感知到持续加速度运动。最后,本文中围绕人体感知相等点展开了研究,设计了洗出算法,并且通过MATLAB中的SIMULINK模块开展了仿真实验,分析实验结果能够发现,平滑处模拟效果没有受到新的洗出算法的影响,而且波峰、波谷的位移距离大大缩减,整个平台的运动范围得以扩张,经过改进之后得到的洗出算法使得整个平台具有更高的模拟逼真度,输入多种信号进行对比,能够对新算法可行性进行有效分析。本课题在分析飞行模拟器逼真度时,通过优化洗出算法,能够帮助实现模拟器逼真度提高,对航空业发展是具有重要的推动作用的。本文的研究对于飞行模拟器逼真度的进一步提高和改善有一定的理论意义和实用价值。
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