自适应飞机驾驶员最优控制模型研究及应用

针对驾驶员最优控制模型(OCM)无法反映飞行员在未知环境下渐进适应过程这一缺点,采用自适应状态估计理论对OCM进行改进,建立了基于自适应状态估计的驾驶员最优控制模型(MOCM-AE),给出了算法流程。通过对比飞行试验数据和未知扰动下的着舰应用,对模型进行了评估。通过人机闭环仿真进行了飞行试验再现,得到了人机闭环频域曲线。对比结果表明,与OCM相比MOCM-AE的频域特性曲线与试验更为吻合。在着舰应用中,引入低空紊流作为未知扰动进行着舰仿真,结果表明OCM强烈依赖于先验经验,而MOCM-AE无论是否具有先验经验,无论是否存在未知扰动,均能取得良好着舰效果。在未知扰动和舰尾流影响下,MOCM-AE比传统OCM着舰精度提高59%,着舰点分布范围缩小29%,这体现了飞行员对未知环境的适应能力。     

舰载机飞行员驾驶技术与飞行安全研究

针对无法将驾驶技术和飞行安全建立有效定量关联的现状,基于自适应飞机驾驶员最优控制模型,应用飞行员着舰多层次模糊综合评价方法,通过设定不同的飞行员模型参数,参照着舰技能评价体系,建立了飞行员着舰技能样本库.通过多元非线性回归方法,建立了飞行员技能的多元非线性回归模型,并通过剩余标准差和样本比对法证明了这一模型的准确性.可以通过测定上述飞行员参数,运用该飞行技能回归模型,为飞行员选拔提供参考.     

飞机着陆下滑状态人-机系统动态特性分析

采用最优控制驾驶员模型在频率域内分析是理论评价电传操纵飞机着陆下滑状态飞行品质的一种有效方法。基于人 -机系统响应特性可揭示出驾驶员工作负荷和系统动态特性之间相互影响。驾驶员相位补偿作为驾驶员工作负荷的度量 ;取人 -机系统闭环带宽、开环高频峰值和飞行轨迹倾角误差均方值等指标来评价系统动态特性。这些评价准则与驾驶员主观评分之间具有很好的相关性。应用该方法对某电传操纵飞机进行分析 ,其结果与飞行模拟评价结果较为一致     

一种飞行员最优控制模型加权系数计算方法

目前飞行员最优控制模型(OCM)指标函数加权系数没有统一的选取方法,在计算中大多由试验数据拟合或试凑决定,由此带来了方法使用的随意性和飞行品质预测结果的不一致性。针对这一问题,提出了一种以飞行员最优注意力分配假设为基础的OCM加权系数计算方法。通过数学仿真对注意力最优分配假设和加权系数计算方法进行了验证,仿真结果证明了假设的合理性和加权系数计算方法的可行性。     

基于BP神经网络的飞行训练品质评估

为了弥补现有飞行训练品质评估系统存在的不足,本文提出利用飞行员生理信号和飞行操作参数来构建评估指标体系。建立了基于BP神经网络的飞行员飞行训练品质评估模型,通过已完成训练的网络的权值分布计算出各输入指标对最后评分结果的影响,并通过算例分析检验了该模型的可靠性。检验结果表明:经BP神经网络模型训练得到的结果和样本的专家评分基本吻合,选取的评价指标有效,该评估模型能够有效地将飞行员生理信号与飞行训练参数相结合,对飞行员的飞行训练品质进行评价。     

驾驶员诱发振荡飞行培训和评定方法研究

总结了驾驶员诱发振荡(PIO)飞行培训和PIO等级评定(PIOR)方法.根据PIO发生的机理,分析了诱发PIO的因素.在某变稳飞机中,设置可能产生PIO的关键系统参数,设计了高增益的飞行培训任务,由3名飞行员完成任务后利用PIOR定量评估飞机的PIO趋势,研究了PIO飞行培训方法和等级评定方法.结果表明,用变稳机进行飞行员PIO飞行培训的方法合理可行,用PIOR可有效评定发生PIO的趋势等级.     

人机闭环飞行品质预测准则研究(英文)

在飞机设计中,应用驾驶员数学模型预测飞机飞行品质是避免人机系统出现不良耦合的重要途径之一。为了研究人机闭环飞行品质预测准则,本文首先建立了具有40个飞机构型的飞行模拟实验数据库。利用该数据库中的实验数据,采用插值方法获得预测驾驶员操纵行为特性的数学模型,由此计算得到了描述人机系统闭环特性的指标。文中分析了Neal-Smith准则和MAI准则的特点,通过研究闭环特性指标与实际驾驶员飞行品质评价结果的关系,对MAI准则边界进行了修正,建立了改进的人机系统飞行品质预测准则。最后,利用改进准则进行飞行品质预测,结果表明,改进后的准则能够比较准确的预测飞机飞行品质。     

多轴多回路人机控制系统模型与仿真

针对驾驶员完成飞机机场下滑过程的多轴多回路控制任务,分析了人的控制行为特点,确定出驾驶员的信息反馈,形成了机系统的闭环控制结构,根据驾驶员对各控制回路的注意力分配和人机自适应规律性,选择相应的驾驶员模型形式并确定其参数,建立了多轴多回路的人机控制系统模型,最后,对风切变大气环境下驾驶员控制的飞机进场下滑过程进行了仿真计算,结果表明,所建立的人机控制系统模型是合理的,对飞行品质研究有参考价值。     

基于光学引导下飞行员操纵着舰建模

针对驾驶员操纵舰载机着舰的任务,建立一个在菲涅尔透镜光学助降系统(FLOLS)下的改进的驾驶员模型。在人工着舰时,飞行员驾驶飞机对下滑轨迹跟踪为基础,对驾驶员控制飞机的增益进行自适应控制的改进,对驾驶员在FLOLS光学引导下的视觉感受模型进行模糊控制的改进。结合舰载机动力学特性对舰载机着舰任务进行仿真。仿真结果表明了模型的合理性,可为飞行员操纵着舰提供参考。     

考虑弹性和紊流影响的人机闭环特性分析

本文对Kleinman等人采用现代控制论的最优化技术所提出的驾驶员最优控制模型,从研究飞机纵向飞行品质规范的角度做了较为详细的论证和探讨。该模型分析了B-1飞机的弹性模态干扰对刚体动力学特性及飞机操纵品质的影响,同时分析了大气紊流对J-7飞机操纵品质的影响.计算结果证明了该模型可在飞机初始设计阶段用于分析飞机飞行品质。     

并列式座舱布局的直升机正驾驶位置分析研究

在直升机人机工效研究中,很重要的一个环节是确定直升机驾驶员的位置,合适的驾驶员位置对明确驾驶员之间的分工,在保证飞行安全的前提下高效执行所承担的任务使命至关重要。从历史上关于并列式驾驶舱直升机正驾驶位置的讨论入手,结合直升机驾驶舱布局以及直升机的飞行作业特点,对直升机正驾驶员位置进行剖析,提出分析意见建议。     

论试飞员培训条件建设

试飞员培训离不开教学专用的航空器和地面模拟设施等教学条件.这些教学条件是试飞教学实施、保持和持续提高试飞教员教学水平所必须的.教学条件的完整性和试飞教学师资力量共同决定着试飞员学校的培训水平和能力.首先分析了试飞员职业生涯的特点,介绍了国外试飞员学校的培训条件,说明了试飞员培训条件与教学体系、师资的关系,最后结合我国实际给出了试飞员培训条件建设的内容,供从事试飞员、试飞工程师培训的管理、教学和研究人员参考.     

驾驶舱内飞行员的从众现象研究

站在民用航空人为因素研究的视角，从风险管理的角度出发，使用心理学家阿希从众理论分析在驾驶舱内飞行员偏差行为背后的人文因素和心理影响。以南方航空公司为研究背景，解析了不良从众现象对飞行安全的风险和威胁，并且使用数学语言对飞行员的从众现象作出了描述。最后就如何减少不良从众危害。保障飞行安全提出了改进措施和相关建议。     

基于傅立叶变换和模糊逻辑的APC/PIO探测方法

为了对飞机-驾驶员耦合(APC)或驾驶员诱发振荡(PIO)现象实现在线探测,提出了适于实时计算的滑动窗口傅立叶变换递推算法、相关特征的模糊隶属函数以及基于模糊逻辑的识别模型。各种情况飞行试验数据的计算和分析表明,该方法对探测APC/PIO是有效、可行的。最后提出了进一步研究的若干建议。     

基于速率限制的二类驾驶员诱发振荡评估方法

速率限制问题已成为引起电传飞机驾驶员诱发振荡问题的主要原因。以人-机系统为研究对象,探究了驾驶员诱发振荡产生的机理,建立了人-机系统驾驶员模型和飞机模型,揭示了速率限制因素对人-机系统稳定性的影响规律,评估了基于速率限制的二类PIO的OLOP预测准则。该准则能否作为二类PIO评估准则进行了严格审查,评估了作为设计工具的潜在性。     

飞行控制系统对驾驶员诱发振荡的影响

着重从飞行控制系统角度谈有人驾驶飞机的驾驶员诱发振荡问题,分析了系统杆力、传动比、间隙、摩擦力以及飞控伺服作动器对驾驶员诱发振荡的影响,用矢量图简明地反映飞机产生驾驶员诱发振荡的可能性和趋势。对飞机飞行控制系统的设计和对驾驶员诱发振荡现象的分析、处理有参考价值。     

试飞员能力模型研究

在飞行器研制和人类飞行探索中,试飞员的能力至关重要。针对以往对试飞员能力的评价基本停留在"客观、正确、诚信、能力以及尊重他人"等主观、感性层面,分析了试飞员在飞行器研制试验与鉴定中的作用和任务,给出了试飞员能力模型和"百分制"对试飞员的计划、飞行、评价、报告和建议等基本能力的量化分配。将试飞员能力显性化,有利于试飞员能力的客观评价。     

飞机纵向振荡的试飞研究

介绍了产生驾驶员诱发振荡(PIO)的原因,并以某飞机发生PIO为例,分析了产生PIO的机理——法向过载相位对纵向杆力的滞后接近于180°,驾驶员模态和飞机短周期模态出现了严重耦合。操纵系统时间延迟、相位滞后、质量不平衡力以及驾驶员的输入等,都会对飞机的动态特性产生影响,在飞机的设计过程中,综合考虑各方面的因素就能极大地降低产生PIO的条件和可能性。     

基于人机闭环稳定性的舵机速率限制边界

舵机速率限制是造成电传操纵飞机人机耦合的主要原因。利用描述函数法对舵机速率限制非线性进行建模,分析舵机速率限制非线性、人机耦合发生频率及人机闭环稳定性间的关系,并基于此提出舵机速率边界的确定方法;以典型放宽静稳定性飞机为例,基于最优McRuer驾驶员模型,确定人机闭环稳定性所需的最小舵机偏转速率;基于开环起始点(OLOP)准则对所确定的速率限制边界进行验证。结果表明:本文提出的舵机速率边界的确定方法最小成本地避免了人机耦合;所确定的舵机速率限制边界与OLOP准则边界对应的舵机速率基本吻合,即所建立的舵机速率限制边界确定方法合理。     

高性能战斗机对“人－机”系统中人的因素的挑战与对策

针对高性能战斗机“人－机”系统中人的因素面临的挑战,根据国内外空军的发展动态,从４个方面提出了大力加强有关航空生理、心理学方面的研究,提高“人－机”系统整体效能的措施。