飞机含人操作系统中驾驶员控制模型研究

概述了飞机含人操纵系统中驾驶员控制模型的发展,及驾驶员传递函数模型及最优控制模型的应用研究,基于最优控制模型的分析方法,考虑人的预测性,自适应性,并应用智能控制神经网络、模糊控制和预测控制方法提出了新型的驾驶员决策控制模型。进行人机闭环系统性能分析,用以提高人机控制的精确性和驾驶员的操纵品质评价。     

辅助驾驶员操纵的预见显示及预测控制

针对人具有预见、预测能力和驾驶员操纵品质要求,提出了辅助驾驶员操纵的预风显示及预测控制方案。应用预见控制技术对驾驶员最优控制模型,显示与控制协调性合成设计的预见加速显示进行了研究,建立了驾驶员跟踪目标信号的最优预见控制模型和基于系统状态的预见加速显示的人机预测控制结构。用非零和协调性动态规划法进行驾驶员－显示器－控制器的最优协调性合成设计。可减轻驾驶员的操纵负担,提高了飞行品质和主观评价。     

人—机闭环系统的驾驶员模型研究

通过对驾驶员操纵行为的分析，提出了在人－机闭环系统研究中驾驶员环节数学描述的要求，对驾驶员的传递函数模型，最优控制模型和模糊控制模型进行了分析研究，并对驾驶员模型在人－机闭环系统动态品质分析方面的应用进行了研究。     

预见预测驾驶员辅助显示系统的研究

驾驶员辅助显示系统是驾驶员在完成人机闭环控制任务时减轻操纵负担的重要途径。应用预见控制理论的成果 ,构造了反映未来信息作用的预测显示系统 ,并且通过综合的仿真实验证实了该预见预测显示系统的有效性。这些结果将为实际飞行指示系统的设计提供有益的依据     

人机闭环耦合振荡预测准则应用分析

根据人机闭环耦合振荡(APC)特点,提出了预测分析APC所用的人机闭环系统数学模型,包括飞机采用的等效系统模型和驾驶员操纵模型。介绍了几种典型的APC预测准则,分析了这些准则的特点和应用范围。以现役某型飞机为算例,应用准则进行了人机闭环耦合振荡预测分析。     

飞行控制系统优化设计方法

提出了现代飞行控制系统的优化设计需考虑驾驶员的操纵行为和生理限制,才能进行人－机组合优化设计,建立了驾驶员最优控制模型,提出飞行控制系统优化设计目标函数和设计方法,并通过对某飞机飞行控制系统的优化设计和人－机闭环系统的动态仿真研究,证明了所提出了的设计方法理论上是正确的,工程上是可行的。     

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     

空中加油机人机闭环系统特性分析

针对空中加油任务中加油机人机闭环系统特性研究不足的问题,设计了基于模型参考动态逆算法的加油机控制律。通过地面模拟试验平台模拟加油机空中加油任务,采取时域数据分析方法建立了加油机纵向及横侧向结构驾驶员模型,分析了加油机闭环飞行品质评定方法。研究结果表明:补偿控制结构驾驶员模型能够准确地体现空中加油任务中驾驶员的操纵特性;Hess提出的人机闭环品质评价指标函数能够有效评估空中加油任务中加油机的飞行品质。     

基于人工神经网络的驾驶员操纵行为模型

驾驶员操纵行为受到自身、外界环境和被控对象等多方面的影响,因此驾驶员模型具有非线性的特征。神经网络模型克服了拟线性模型不能反映驾驶员非线性操纵的问题。为了获得建立模型的数据,利用地面模拟器使飞行员对一系列指令进行精确跟踪。获得的指令、飞机状态和驾驶员输入信息等参数即可作为神经网络模型的训练样本。神经网络驾驶员模型的训练和测试结果表明,该建模方法是合理、准确的,可以应用于人机闭环系统中驾驶员操纵的研究。     

大气紊流对驾驶员诱发振荡的影响

首先建立了大气紊流下的飞机本体短周期运动方程、驾驶员模型、Dyr den大气紊流模型及人机闭环系统模型 ;然后利用Matlab软件在时域内进行了数值仿真 ,仿真结果表明 ,对于装有电传操纵系统的飞机来说 ,大气紊流对驾驶员诱发振荡的影响不明显。     

纵向“人-机"组合系统的诱发振荡研究

本文介绍实用的驾驶员数学模型,分别研究了人-机械操纵系统（含杆系动态特性、非线性因素）-飞机以及人-控制增稳操纵系统-飞机组合系统的驾驶员诱发振荡问题,驾驶员模型中参数变化茄机械操纵系统中非线性因素对驾驶员诱发振荡的影响。得出的结论对研究人-电传操纵系统-飞机组合系统的驾驶员诱发振荡问题也是有益的。     

多发飞机空中不对称停车时驾驶员最佳操纵规律研究

本文利用最优控制的基本原理,建立了求解多发飞机不对称停车时驾驶员最佳操纵规律的数学模型,介绍了求解这类对控制量变化幅值及速率有约束的最优控制问题的数值计算方法,并以“安-24”为飞机算例,对驾驶员的最佳操纵规律进行了计算。通过对计算结果的分析和与试飞结果的定性比较说明,用最优控制理论求多发飞机不对称停车时驾驶员的最佳操纵规律是可行的,计算结果亦是合理和可信的。     

基于飞控响应类型的无人机遥控驾驶技术研究

通过分析无人机遥控驾驶的特点,建立人-机闭环仿真模型分析姿态控制和速率控制两种响应类型下驾驶员操纵习惯对操纵精度的影响,提出基于不同响应类型下的驾驶员合理地操纵方法,并通过两种响应类型下的无人机人工遥控下滑着陆试验验证响应类型对驾驶员驾驶负荷的影响,试验结果表明,在速率控制响应类型下驾驶员操纵负荷较高,应采用小杆量、脉冲式的操纵方式提高操纵精度;在姿态控制响应模式下驾驶员操纵负荷较小、操纵精度较高。     

基于数值仿真的时域内人-机闭环系统稳定性研究

针对带电传操纵系统人-机闭环系统稳定性问题,讨论了人-机闭环系统稳定性的研究方法。在分别建立飞机本体、操纵系统和驾驶员模型的基础上,建立了综合考虑非线性因素的横航向补偿控制模型。以横向滚转操纵为例,在时域内对系统进行了动态仿真,研究了驾驶员滞后时间对人-机闭环系统稳定性的影响。仿真结果表明,该方法用于研究人-机闭环系统稳定性是可行的和有效的。     

飞机-驾驶员闭环系统模糊预见控制器设计

针对驾驶员操纵延迟和飞机不确定性所导致的人-机系统跟踪性能降低的问题,提出一种基于T-S模糊模型的鲁棒预见辅助驾驶方法。建立驾驶员-飞机时滞不确定T-S模糊模型,引入预见控制思想补偿驾驶员延迟,以跟踪误差和驾驶员操纵负担为性能指标,将存在模型不确定性的人-机指令跟踪问题转化为模糊最优保性能控制问题,并推导了该凸优化所应满足的线性矩阵不等式。为克服预见步数增多引起增广系统维数较大、进而导致线性矩阵不等式不易求解的缺陷,设计了一种次优的预见控制器。最后,分别通过驾驶员模型仿真和飞行模拟器实验,验证了所设计的模糊预见控制器的有效性。     

基于相似构型决策的舰载机驾驶员建模与评估

舰船运动和舰尾流等复杂海况是影响舰载机着舰难易度和精确度的重要因素，建立驾驶员着舰控制行为模型并构建人机闭环系统是评估复杂海况对驾驶员操纵负荷影响的有效手段。此外，新一代舰载机存在多种构型配置，并且即便是同一飞机其每次开始着舰时也可能处于不同的质量和气动构型下，因此在驾驶员建模中有必要考虑飞机构型变化。针对舰载机着舰操纵负荷评估问题，基于飞行试验手段和频域计算方法，建立了纵向俯仰跟踪的Hess结构驾驶员模型。考虑飞机着舰构型的变化，基于CAP准则和控制扩展方法，构建了舰载机典型构型库，并应用驾驶员在环仿真试验建立了与各飞机构型匹配的驾驶员模型，形成驾驶员模型库。在此基础上，给出了相似构型决策准则和方法，提出了针对指定飞机构型的驾驶员行为模型预测方法。针对舰载机在复杂海况下的着舰任务开展仿真分析，结果表明，本文方法能够支撑研究不同舰载机构型的操纵负荷的影响。     

多发飞机着陆进场最小操纵速度人机闭环仿真

为了提高着陆进场最小操纵速度(VMCL)的分析预测精度,提出了一种通过人机闭环数学仿真来计算多发飞机着陆进场VMCL的方法。考虑临界发动机突然停车后拉力的衰减过程、驾驶员意识到发动机失效后采取操纵的时间延迟,以及符合VMCL验证试飞操纵特点的驾驶员模型,建立了能够真实模拟VMCL验证试飞过程及驾驶员操纵策略的某型四发螺旋桨飞机人机闭环仿真数学模型。仿真结果表明,该方法可以准确模拟VMCL验证试飞时发动机衰减特性、舵机动态特性、驾驶员反应延迟等因素的影响,以及飞机各运动参数的动态变化过程。     

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。     

飞机地形跟踪／回避突防飞行解耦控制的人机半物理仿真研究

本文利用人机半物理仿真法,研究了大气紊流对飞机突防飞行的解耦控制特性、驾驶员的操纵性及乘坐品质的影响,检验了非线性解耦控制系统对驾驶员实时操纵指令的跟踪特性。结果表明：解耦控制律能够在大气紊流扰动下解除飞机纵横向运动的非线性交叉耦合,＿有良好的解耦操纵性能和乘坐品质,减轻了驾驶员的操纵负担,从而提高了低空突防飞行的安全性,也验证了理论研究的结果。     

运输机方向舵脚蹬人机工效设计研究

方向舵脚蹬是飞机航向控制的操纵机构,脚蹬人机工效设计的优劣,不仅影响着驾驶员下肢操纵的可达性与舒适度,同时也对飞机安全驾驶存在一定的安全隐患。运输机方向舵脚蹬设计通过对人体生理特征和人体生物力学的研究,利用经验公式,结合人体舒适坐姿二维简化模型和人体尺寸,对人体下肢操纵可达范围,脚蹬运动行程、踵点设计等进行理论分析和计算,得到运输机方向舵脚蹬的人机工效设计指标参数,并通过人机工效仿真软件进行虚拟仿真,最终得到一些合理、可用的设计参数,为运输机方向舵脚蹬人机工效设计提供理论支持和方法指导。