訓(xùn)練模擬器空氣舵操控系統(tǒng)功能半實(shí)物仿真研究.pdf

1、氣墊船訓(xùn)練模擬器幾乎完全模擬真實(shí)的氣墊船駕駛操縱環(huán)境，對(duì)駕駛員進(jìn)行氣墊船駕駛訓(xùn)練，適時(shí)規(guī)范駕駛者的操作，使其積累駕駛經(jīng)驗(yàn)，為培訓(xùn)氣墊船駕駛員提供幫助。研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣墊船訓(xùn)練模擬器，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景?？諝舛娌倏叵到y(tǒng)作為氣墊船訓(xùn)練模擬器重要組成部分，它對(duì)氣墊船的安全駕控與航向控制起到關(guān)鍵性的作用。空氣舵操控系統(tǒng)的功能是否完整，性能是否完善，最終將影響到整個(gè)訓(xùn)練模擬器性能的優(yōu)劣。國(guó)內(nèi)對(duì)氣墊船訓(xùn)練模擬器空氣舵操控系統(tǒng)

2、方面的研究幾乎為零，本文首次進(jìn)行相關(guān)方面內(nèi)容的研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1.根據(jù)空氣舵操控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和功能要求，進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與完善的功能要求，是該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。在充分論證空氣舵操控系統(tǒng)所要完成的訓(xùn)練模擬器手動(dòng)駕駛和航向自動(dòng)保持功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng)硬件電路和驅(qū)動(dòng)控制軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)。
　　 2.為驗(yàn)證空氣舵操控系統(tǒng)的操縱性能，需建立氣墊船四自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行仿真試驗(yàn)。對(duì)氣墊船的各主要

3、模塊進(jìn)行建模，建立了氣墊船的氣動(dòng)力模型、水動(dòng)力模型、螺旋槳推力模型、空氣舵舵力模型和側(cè)風(fēng)門力模型，然后在固定坐標(biāo)系下列出氣墊船四自由度運(yùn)動(dòng)方程，再將其轉(zhuǎn)換到運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中，完成了氣墊船四自由度運(yùn)動(dòng)仿真模型的建立。
　　 3.研究空氣舵操縱面對(duì)氣墊船航行控制的影響，設(shè)計(jì)一種新型氣墊船航向控制器。依據(jù)灰色系統(tǒng)理論和常規(guī)PID控制基本工作原理，基于灰色預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)整預(yù)測(cè)航向偏差和實(shí)際航向偏差在綜合航向偏差值中的比重，在此基礎(chǔ)上

4、設(shè)計(jì)了用于氣墊船航向控制的自調(diào)節(jié)灰色預(yù)測(cè)PID控制器，給出控制器的具體設(shè)計(jì)步驟和控制算法實(shí)現(xiàn)。
　　 4.在訓(xùn)練模擬器半實(shí)物仿真平臺(tái)下，進(jìn)行氣墊船航行特性的仿真研究。分別進(jìn)行了氣墊船的直線航行、手動(dòng)操縱駕駛和航向控制仿真試驗(yàn)。通過氣墊船的直航和手動(dòng)操縱回轉(zhuǎn)仿真試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證本文所建立氣墊船模型的合理性，及空氣舵操控系統(tǒng)功能在訓(xùn)練模擬器手動(dòng)駕駛模式下的有效性。通過氣墊船航向控制仿真試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證在脈動(dòng)風(fēng)干擾下，本文設(shè)計(jì)的自調(diào)節(jié)