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操纵负荷系统是飞行模拟器十分重要的组成部分,其主要功能是通过向操纵机构施加载荷,使飞行模拟器驾驶员感受到操纵力的反馈。操纵负荷系统加载性能的优劣,将直接影响飞行员的训练效果,而且对飞行品质的评估有极大影响。为了使飞行学员在模拟训练中获得正确的飞行经验,在飞行品质评估时得到客观的结论,必须依靠高逼真度和高可靠性的操纵负荷系统,这也是研制高质量飞行模拟器的关键。为了实现高临场感的飞行驾驶环境再现,本文以Boeing-737为原型,通过对操纵机构的拆解了解其传动原理、操纵参数,并对飞机主操纵系统进行CAD重构,设计与之匹配的电动操纵负荷加载机构。最后通过设计一套试验平台对PID控制算法、运行品质及控制性能作特定分析。 本文主要研究内容及成果如下: (1)、介绍国内外操纵负荷系统发展情况,详细分析几种常用的力加载方式,比较他们的优缺点。论述了电动操纵负荷系统的加载原理及其组成。 (2)、通过对Boeing-737型飞机飞行操纵系统的分析,确定操纵负荷系统的总体设计方案,并对电动操纵负荷系统进行需求分析、关键零部件进行选型。 (3)、对电动操纵负荷系统的传动机构、消隙减速机构及超控机构进行详细分析和设计,并对加载机构主体进行CAD模拟装配。 (4)、确定反馈力建模方法,并给出反馈力的计算模型。通过对电动操纵负荷系统各个环节进行建模,得到电动操纵负荷系统的数学模型并建立系统仿真模型。 (5)、设计加载机构试验平台,通过试验的方法来研究电动操纵负荷系统控制算法、力加载效果及动态特性等。通过试验发现系统反馈力存在一定的震荡现象,加入PID控制算法并实验验证,达到改善系统工作性能的目的。