智能座舱辅助系统研究

从对飞行员知识掌握要求高、造成飞行员总体工作负荷增加、对飞行员空战辅助支持不足和人机交互信任存在矛盾冲突四个方面分析传统座舱设计存在的问题,研究美国“飞行员助手”系统(PA)、“旋翼机飞行员助手”系统(RPA),以及其他国家的智能座舱辅助系统发展情况。分析智能座舱辅助系统的应用前景和影响,根据国外发展应用情况及我国实际,针对发展应用智能座舱辅助系统、实现高效的辅助决策,提出启示建议。

舰载机复飞决策方法仿真研究

在舰载机着舰复飞过程安全性问题的研究中,由于舰载机是在复杂的环境下着舰,会偏离理想下滑轨迹。为保证着舰的安全性,提出了一种安全飞行区域和安全复飞区域相对位置关系的复飞决策方法以提高复飞安全性。建立驾驶员-舰载机系统模型,在定义安全飞行准则的基础上,依据尾钩落点分布和舰尾净高指标,采用仿真手段确定纵向回路安全飞行区域;分析不同距舰距离复飞风险特异性,定义甲板净高和海面净高的概念,制定多因素综合安全复飞区域。明确上述两区域相对位置关系,建立着舰指挥官复飞辅助决策系统。仿真结果表明,提出的复飞决策方法切实可行,设计的复飞决策系统实用可靠,为舰载机着舰安全性的提高奠定了理论基础。

应用时间裕度法评估人-机系统飞行安全

采用临界参数确定飞行风险,提出了安全飞行时间裕度概念,根据安全飞行时间裕度和飞行员操纵干预滞后时间评估飞行安全。研究了不利因素影响下的飞行员操纵干预滞后特性。给出了临界参数分别为过载和高度时,飞行安全时间裕度的计算方法。实现了对人-机系统飞行安全的定量评估,并给出了风险概率。

飞行员数学模型与新机飞行品质预测

简述了建立飞行员数学模型的重要意义和方法，给出了飞行员的常用数学模型形式及有关参数参考数据，并着重讨论了飞行员数学模型在新机飞行操纵品质评估预测中的应用。飞行员评定是建立在库珀-哈珀评定等级（Cooper－Harperratingscale）基础上的。该评估由计算得到，算法公式被表示成系统误差的加权均方根值的函数和飞行员超前时间常数的函数。为了进行模拟，还必须研制出一个谓之“理论飞行员”预测飞行驾驶评估的数字机程序。

先进战斗机人-机闭环系统仿真研究

在 MATLAB 环境下,建立了人-机闭环系统各组成部分的仿真模型,包括飞机本体、操纵系统、驾驶员、大气干扰。利用 MATLAB 提供的 SIMULINK 实现了人-机闭环动态系统建模和仿真。文中对某先进战斗机在特殊状态下人-机闭环系统的动态特性进行了仿真研究,与实际试飞结果比较表明:该建模方法对人-机闭环系统仿真研究是可行的。

机翼结冰后人-机系统动态特性仿真与风险评估

机翼结冰导致气动特性改变,为了定量分析机翼结冰导致的飞行风险,提出了利用人-机系统数值仿真数据进行概率评估的方法。考虑结冰对临界迎角、升阻特性等的影响,通过建立非线性动力学仿真模型和特殊情况下驾驶员操纵副翼偏转模型,实现了机翼结冰后的人-机系统动态仿真。分析了非指令控制滚转不正常现象,并通过影响因子的概率分布模型,最终实现了飞行风险概率评估。

驾驶员—飞机系统特性的匹配分析

飞行品质好的飞机始终要求飞机的动力学特性与驾驶员操纵的动力学特性之间有高度一致的配合。本文以某电传操纵飞机为例，仅研究在驾驶员完成飞机俯仰跟踪任务时，在满足Ｎｅａｌ—Ｓｍｉｔｈ准则条件下，驾驶员和飞机参数之间的匹配关系，以及系统特性与飞行品质之间的联系。

基于神经网络驾驶员模型的PIO预测分析

在PIO研究中,拟线性的McRuer驾驶员模型,因其结构简单、能反映驾驶员基本的行为特性而被广泛采用,但在通常情况下,驾驶员的行为具有高度的非线性,而运用神经网络模型可以更精确地描述驾驶员的非线性特性。以某机为例,利用试飞数据对神经网络进行训练和验证,建立了神经网络模型。通过仿真运算,并用时域Neal-Smith(TDNS)准则对该飞机进行了PIO预测分析。结果表明,与McRuer驾驶员模型相比,神经网络模型可以更好地逼近驾驶员特性,据此运用TDNS准则可以很好地对PIO趋势进行预测。

飞机俯仰运动指令驾驶H_∞鲁棒控制器

指令驾驶是第三代战斗机的飞行控制系统中广泛采用的一种基本工作方式,对减轻驾驶员负担和提高驾驶员控制效能有积极的意义。首先介绍了指令驾驶系统的组成结构和工作原理,讨论了利用H∞混合灵敏度方法设计鲁棒控制器的基本算法。然后进行了人机闭环系统建模,并基于H∞混合灵敏度方法设计了指令驾驶系统的指针偏转规律,给出了详细的控制算法和设计步骤。最后,在某型飞机的俯仰运动控制工作方式下,进行了人机闭环系统仿真。

引导伞减速伞开伞过程建模

侧风情况下展开减速系统存在着一定的风险 ,如果系统不按最小绳帆设计 ,会导致降落伞系损坏的后果。文章介绍了引导伞减速伞的开伞过程建模及应用分析代码 (RVAC)和图形动画 (DISPLAY)的实例。

基于ASBU的遥控驾驶航空器系统解读

为更好地理解和发展遥控驾驶航空器系统,以国际民航组织推出的"航行系统组块升级"为框架,从"运行概念"、"实施规划"、"技术支持"3个方面对RPAS进行阐述,进而指出"指挥和控制链路功能"和"感知和避让功能"的可靠性和效率对于实现RPAS的重要性,最后提出确保以上功能实现的关键技术,为实现遥控驾驶航空器与载人大飞机融合运行提供参考借鉴。

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。

人─机系统动态特性的实时仿真与品质评价

飞机的飞行品质不仅取决于飞机本体动力学特性和驾驶员操纵动力学特性，更重要的是取决于驾驶员─飞机系统闭环特性。通过一名驾驶员在模拟工作台上，完成对某机在不同飞行状态下的俯仰跟踪仿真任务，辨识得出驾驶员操纵动力学模型；对驾驶员─飞机闭环系统数学模型进行数字仿真得出系统动态响应；再按Ｎｅａｌ—Ｓｍｉｔｈ准则评价了该机的飞行品质，并且与按ＭＩＬ—Ｆ—８７８５Ｃ规范要求的飞行品质进行了对比。

先进的目视回收光学助降系统纵向着舰精度

先进的目视回收光学助降系统(Advanced visual carrier aircraft recovery system,AVCARS)是在常规的菲涅尔透镜光学助降系统中加入"肉球"偏移速度的指示信息,以提高着舰时的操纵品质和着舰精度。本文研究了AVCARS光学助降系统的工作原理,给出了其结构配置,设计了飞控系统、飞行员模型和助降控制律,并导出着舰终端误差方程。最后对在典型海浪作用下的AVCARS光学助降着舰导引系统进行了动态仿真验证,计算出了着舰终端误差,为研究舰载飞机着舰精度提供了基本思路与研究手段。

视觉界面对人－机系统特性影响的试验研究

以驾驶员和飞行模拟器构成人－机仿真系统，结合驾驶员完成单自由度补偿跟踪任务，对飞机仪表显示和屏显两种显示方式进行了人－机系统仿真试验，通过频域辨识方法，获得了拟线性驾驶员描述函数，进而分析了两种显示方式对驾驶员特性和人－机系统特性的影响。

综合考虑高阶人-机-环系统的等效拟配

等效系统拟配对于采用主动控制电传操纵系统的飞机的飞行品质评价具有重要意义。为了评价特定状态下飞机纵向整体品质的好坏,建立了综合考虑电传操作系统环节、驾驶员环节和大气扰动环节的人-机-环闭环系统。使用遗传算法对此高阶系统进行了降阶等效拟配,使用等效系统准则依据拟配后的等效参数进行了人-机-环系统的品质评价,并在驾驶员高延迟时间的条件下比较分析了使用等效系统准则与使用Neal-Smith准则得出的飞行品质的一致性。仿真结果说明了人-机-环闭环系统等效拟配评价的可行性、合理性。

人机组合飞机控制增稳系统最优化设计(英文)

本文在人机组合基本理论和驾驶员模型技术发展基础上，提出了一种把驾驶员因素考虑在内的飞机增稳控制系统设计方法．通过与斯密特方法的比较，讨论了本文方法的优点．

多维比例微分非线性飞行员模型及仿真应用

为更好地仿真研究飞行员事故避免能力和人-机闭环系统的驾驶员诱发震荡(PIO, Pilot Induced Oscillation)特性,提出将飞行员模型按"生理-心理-生理"统一分解为"输入(信号)、处理(决策)、输出(动作)"三个模块,并提出一种新型多维比例微分型非线性飞行员模型(MPDNLPM,Multi-Dimension Proportion-Differential Nonlinear Pilot Model)。结合某机着舰backside跟踪控制状态下动力学模型进行了仿真研究。结果表明:人-机闭环系统控制效果略优于理想P控制;成熟飞行员仍可出现PIO;恰当的预估、及时的响应和合理的操纵增益控制是防止PIO和事故的三项关键能力;提出的模块化分解方法合理、有效;MPDNLPM可揭示人-机系统的内在规律。

基于模糊理论的指令驾驶系统设计与仿真

指令驾驶系统能极大地减轻驾驶员负担并帮助驾驶员更好地完成飞行控制任务。研究了某型飞机在高度保持方式下引入指令驾驶系统的方案。对指针偏转规律采用模糊建模,进行了人机闭环系统仿真,并与自动驾驶仪的控制效果作了对比分析。结果表明,采用模糊建模,借助于自动驾驶仪系统在各种情况下的工作数据对模糊系统进行训练,从而得到的指令驾驶系统控制律是可行的。

监控方式下的飞行指引系统人机闭环特性分析

目前,自动器的大量引入使越来越多的飞机操纵任务正在被转交给自动控制系统,这样就使驾驶员对飞机的运行的直接控制逐步演变成监视自动器的工作。文中初步分析了指引系统监控方式下的工作原理,建立了驾驶员模型,最后进行了人机闭环仿真。