基于6自由度平台的体感模拟算法研究

针对模拟驾驶器对动感逼真度和平台工作空间的需求,将基于洗出算法的体感模拟控制策略应用于6自由度并联式运动模拟器.首先对系统进行了整体设计及数学建模,然后通过分析人体感知机理,提出了基于加速度控制的体感模拟洗出算法;随后具体研究了模拟驾驶过程中可能存在的多种复杂工况及对应的加速度控制模式;最后,通过联合仿真与实验验证了所提出控制算法的可行性及控制效果,结果显示平台在有限运动范围内动感逼真度得到了显著提升.      

基于运动试验平台的MOEA/D改进洗出算法仿真及试验

洗出算法参数的调整很大程度上影响其性能,针对目前经典洗出算法应用于飞行模拟器时参数调整的不足,提出一种基于MOEA/D多目标优化的改进洗出算法。将人体感知误差、洗出位移、模拟加速度误差作为优化目标,以运动空间为限制条件,采用基于分解的多目标优化算法对洗出算法参数进行同步寻优,并利用模糊隶属度函数得到最优解。为验证其有效性,建立飞行模拟器运动试验平台,将采用不同优化方法的洗出算法应用其中进行对比分析。仿真及试验结果表明,改进洗出算法归位反应时间最短,相位延迟降低3.5 s,稳定性提高30%,且修正了感觉峰值,优化了54.6%的工作空间,实现了模拟器在模拟极限运动时有足够的运动空间和更高的动感逼真度。     

基于VEGA的Steward动感平台数字化建模方法研究

Steward平台因具有六自由度运动实现容易、结构简单和控制算法成熟等特点而被应用于飞行模拟器、汽车驾驶模拟器等众多领域.主要研究Steward动感平台结构及运动范围,建立动感平台的坐标系、变换矩阵,建立运动学方程,得到位置逆解计算公式,采用Vega Prime建模软件进行平台装配,建立了完整的Steward动感平台数字化模型.     

动态飞行模拟器实时运动规划算法

动态飞行模拟器是一种以离心机作为运动平台的持续过载模拟设备,其运动规划直接影响过载模拟精度。该文主要针对动态飞行模拟器实时运动规划问题进行研究,建立了过载模拟模型,分析了卸载段动态飞行模拟器运动参数无法计算的原因,在此基础上提出了基于2维插值法的实时运动规划算法,解决了动态飞行模拟器实时运动规划问题。为了验证算法的准确性,分别针对纯z向梯形过载曲线和3轴过载曲线进行模拟仿真,分析算法对过载模拟误差的影响。仿真结果表明:模拟过载能较好地跟踪理论过载,算法具有较好的准确性和实用性。     

大型特种车驾驶模拟系统体感算法研究

针对大型特种车的运动特点,建立了车体与动感平台坐标之间的转换关系,研究了与之相适应的体感模拟滤波算法,并用该算法对模拟信号和虚拟车辆的运行输出信号进行计算分析;通过滤波实例和人体对运动感觉的评价模型,验证了该算法计算输出结果能够在六自由度动感平台上实现,并为驾驶员提供逼真的运动感觉,达到预期效果.     

基于6 UHU型并联机构的动载坦克模拟器螺旋耦合补偿

基于螺旋理论,以动载坦克模拟器为研究对象,对6-UHU型并联机构螺旋耦合现象进行分析.在逆运动学基础上推导耦合角度及耦合速度,提出动载坦克模拟器螺旋耦合补偿.考虑运动控制器及电机自身性能,以支链实际运动轨迹为模型输入,使用机构-模型联合运动方法对螺旋耦合补偿进行了实验研究.结果表明,该螺旋耦合补偿提高了动载坦克模拟器运动的平稳性和准确性,降低了抖动幅度,为模拟器的运动控制研究进行了有益的探索.     

飞行模拟器新型倾斜协调体感算法应用分析

经典洗出滤波算法在一次突发过载运动后,平动低频输出持续加速度与参考加速度存在较大的感觉误差,为提高模拟器动感逼真度,针对经典洗出算法结构提出一种新型倾斜协调体感算法:采用模糊逻辑补偿思想,以人体感官模型洗出信号误差及变化率作为模糊控制器输入补偿于倾斜协调通道;去除低通滤波器,将输入参考信号与平动高频信号差值及模糊补偿合成信号代替低通滤波器输入信号,结合平动高通角加速度二次滤波补偿和加速度补偿使得洗出效果在有限的空间内达到最优。以模拟飞机加速度信号进行Simulink仿真,结果表明提出的算法在相位延迟和虚假暗示方面有较大改善,同时扩展了运动范围,增加了模拟逼真度。     

飞行模拟器洗出算法的优化研究

飞行模拟器通过经典洗出算法的倾斜协调通道对低频信号进行动感模拟处理,然后输出给人体前庭感觉系统,经过大脑处理做出行为判断,不可避免地给飞行员以错误暗示和动感误差。通过引用人体前庭模型对倾斜协调通道参数进行设计,使算法更符合人体的感觉模型,从而达到提高飞行模拟器逼真度的目的。同时基于MATLAB的SIMULINK模块搭建仿真模型,对优化后的洗出算法进行仿真分析,验证了优化洗出算法的可行性和有效性。     

轮式炮车驾驶训练实时运动仿真

参见汽车运动模型建立相应的炮车模型,应用齐次变换理论给出炮车位姿的解算方法,并运用一种3 RPS型三自由度并联机器人结构的动感平台来实现运动模拟,而且给出了动感平台中作动器的速度方程,以确保驱动机构控制作动器按指定的速度运动,从而使动感平台能够实时模拟炮车行驶过程中的运动位姿·仿真实验验证了所建计算模型的正确性,也说明该火炮模拟训练系统方案是正确可行的·     

单片机在坦克火控系统模拟器中的应用研究

针对某坦克火控系统的数学模型,提出了一种将单片机用于坦克火控系统模拟器设计的新方案。单片机控制器负责按键识别、限位信号以及位置速度信号的数据处理;单片机监控器可对模拟器的各类故障保护信号进行检测判别并将相应信息上报工控机;单片机软件采用了模块化设计思想。实验表明,该坦克火控系统模拟器具有很高的控制精度,系统功能完善、可维护性好。     

一种新的基于连续小波变换的图像分割算法

研究一种基于空域-时域可连续小波变换的图像分割算法,运用可分离的小波函数作为滤波器提取运动参数,根据运动参数所提供的物体的运动特征实现基于运动估计的图像侵害从而有效地提高了图像分割算法对图像噪声、物体形变以及物体之间遮挡的适应性,由于小波函数的可分离性,大大降低了高维连续小波变换过程中计算的复杂性;采用序贯搜索及由“粗”到“精”的分层聚类相结合的策略,进一步提高了分割效率。通过对算法的仿真研究,验证了本算法的可行性及有效性。     

Stokes波的数值生成

优良的波浪环境条件是非线性波浪与结构物相互作用问题研究的基础。给出一种在时域中模拟刚性剖面作周期运动辐射生成Ｓｔｏｋｅｓ 波的方法,为数值波浪水池试验提供高品质入射波模型。在频域中对二维二阶辐射问题作数值求解,通过对二阶辐射波传播模式的分析,找出能在水池中生成二阶意义上纯正的Ｓｔｏｋｅｓ波的造波机运动形式。利用边界积分方程的时间步进法进行非线性数值造波的模拟证实了在频域中得到的结论,在数值波浪水池中生成了稳定的带有波前的高品质Ｓｔｏｋｅｓ波。     

Development of Cueing Algorithm Based on “Closed-Loop” Control for Flight Simulator Motion System

The classical washout algorithm had fixed gains and manually constructed filters, so that it led to poor adaptability. Furthermore, it lost the sustained acceleration cues of high-and mid-frequency in cross-over(tilt-coordination) channel, and the acceleration of cross-over frequency was also limited by angular velocity limiter, so the false cues in flight simulation process were clearly perceived by pilots. The paper studied the characteristics of the classical washout algorithm and flight simulator motion platform, tried to redesign the source of cross-over acceleration channel and translation acceleration channel, and transferred the part of cross-over acceleration that was unsimulated sustained acceleration to translation acceleration channel. Comparisons were mainly made between classical washout algorithm and revised algorithm in a longitudinal/pitch direction. The evaluation was based on the implementation of human vestibular perception system. The results demonstrated that the revised algorithm could significantly reduce the phase lag, and improved the spikes tracking performance. Furthermore, sensory angular velocity and the error of sensory acceleration were strictly controlled within the threshold of human perception system, and the displacement was a little broader than the classical washout algorithm. Therefore, it was proved that the new algorithm could diminish the filters parameters and heighten the self-adaptability for the washout algorithm. In addition, the magnitude of false cues was remarkably reduced during flight simulator, and the workspace utilization of the motion platform was developed by "closed-loop" control system.     

Steward动感平台体感仿真数值化算法研究与实现

为实现六自由度Steward动感平台的姿态控制,实时模拟驾驶舱的运动姿态,选择Washout Filte的滤波方法作为体感模拟算法,推导Washout Filter的高通、低通滤波器的传递函数转换为差分方程的算法及纵向加速度倾斜策略、俯仰策略等,并用实例验证了算法的正确性．     

转台控制器实时性能的半物理仿真方法

针对转台控制器实时性能难以进行理论估算的问题,运用虚拟转台概念,利用MATLAB中RTW工具包支持的xPC目标构建了转台控制器的半实物仿真系统,在PC机上实现了转台控制器实时性能的半实物仿真.实验结果表明,基于xPC的转台控制器实时性能的半实物仿真方法可以方便地给出控制器的实时性能指标,同时也为基于PC的转台控制器软、硬件快速开发提供途径.     

基于时间轴小波变换的运动对象分割算法研究

对时间轴一维小波变换的视频运动对象分割算法进行了研究。将视频序列进行时间轴一维小波变换,利用变换后的高频帧信息提取出初步的运动掩模图像;进行数学形态学后处理,以消除各种噪声的影响和对象的不连通性,得到理想的运动掩模图像。实验结果表明该方法分割效果较好,分割出的运动对象可直接应用于基于对象的视频编码,且算法耗时较少。     

基于FPGA的数字传输抖动损伤的可控化实现方法

为了在室内模拟出一套可控的抖动损伤加载系统,省去数字传输网的各种设备室外调试耗费的大量的人力、时间和经费,本文首先简要分析了数字传输抖动产生的原因以及其对网络性能的影响.其次提出了利用正弦调制的方法进行抖动模拟,给出了双直接数字频率合成器(DDS)结构的实现方案.最后基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现了中心频率、抖动频率和抖动峰-峰值均可控的抖动模拟算法.研究表明,采用双DDS结构实现抖动模拟方法切实可行,具有一定的使用价值.该算法已经在信道模拟器对数字传输的损伤加载模拟中得到应用,效果良好.