Математическое моделирование акселерационных воздействий вертолета в процессе движения по водной поверхности

• Автор: Тимаков, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ АББРЕВИАТУР.

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ИМИТАТОРОВ АКСЕЛЕРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

1.1. Объект исследования

1.1.1. Проблема имитации и подготовки пилотов к управлению летательным аппаратом на взволнованной водной поверхности

1.1.2. Авиационный тренажр как система управляемых имитаторов

1.2. Анализ методов моделирования имитаторов акселерационных воздействий

1.3. Анализ математических моделей приводов динамического стенда

1.3.1. Анализ математических моделей электроприводов динамического стенда

1.3.2. Анализ математических моделей гидроприводов динамического стенда

1.3.3. Математические модели систем управления
1.4. Анализ математических моделей восприятия человеком акселерационной информации
1.4.1. Математические модели восприятия человеком акселерационной информации по угловым степеням свободы
1.4.2. Математические модели восприятия человеком акселерационной информации по линейным степеням свободы
1.5. Выбор программных средств
1.6. Обоснование цели и задач исследования.
1.7. Методология исследования.
1.8. Выводы по первой главе.
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИМИТАТОРОВ АКСЕЛЕРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖРА
2.1. Имитационное моделирование акселерационных воздействий
2.2. Математическая модель движения вертолета на взволнованной
водной поверхности .
2.3. Математическая модель законов управления имитаторами акселерационных воздействий.
2.4. Моделирование акселерационной обстановки на динамическом стенде авиационного тренажера с учтом
психофизиологических особенностей человека
2.5. Выводы по второй главе
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГИДРОПРИВОДА ДИНАМИЧЕСКОГО СТЕНДА
3.1. Требования, предъявляемые к приводу динамического стенда
3.2. Обобщнная типовая структура гидропривода динамического
3.3. Структура гидропривода с компенсациейстатической
нагрузки
3.4. Математическая модель гидропривода
3.5. Система относительных величин.
3.6. Математическая модель исполнительного гидропривода с
дроссельным регулированием в абсолютных величинах
3.7. Математическая модель исполнительного гидропривода с
дроссельным регулированием в относительных величинах
3.8. Математическая модель исполнительного гидропривода с
компенсацией статической нагрузки.
3.9. Выводы по третьей главе.
4. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА, МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1. Методика моделирования имитатора акселерационных воздействий
4.2. Структура программных средств
4.3. Моделирование восприятия пилотом акселерационной информации
4.4. Моделирование колебаний вертолта, пилотируемого на взволнованной водной поверхности.
4.5. Структура моделируемых гидроприводов.
4.6. Моделирование динамических режимов гидропривода динамического стенда.
4.7. Исследование и сравнительный анализ гидропривода с компенсацией и без компенсации веса платформы динамического стенда.
4.8. Экспериментальные исследования.
4.9. Математическая модель предельных параметров движения платформы динамического стенда динамического стенда
4 Практические рекомендации.
4. Выводы по четвртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Проблемы инновационной экономики, модернизации и технологического развития Пенза, приволжский дом знаний, г. Рига, Латвия г. Публикации, По теме диссертации опубликована работа, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 авторских свидетельства и 1 патент. Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырх глав, заключения, списка литературы, включающего 2 наименования. Основная часть работы изложена на 7 страницах, содержит рисунка и 8 таблиц. Во введении показана актуальность рассматриваемой проблемы, сформулированы цель и основные задачи, научная новизна и практическая ценность исследований, основные положения, выносимые на защиту. В первой главе дан анализ и обобщение теории моделирования имитаторов акселерационных воздействий авиационных тренажров. В результате анализа публикаций по моделированию акселерационных воздействий за основу при построении математических моделей движения платформы приняты, преобразования Эйлера. Рассмотрены структуры и существующиематематические модели электропривода и гидропривода ИАВ. Вторая глава направлена на решение проблем моделирования движения вертолта на взволнованной водной поверхности и построения математических моделей задающих воздействий ДС по линейным степеням свободы, учитывающих психофизиологические особенности человека по восприятию силовой акселерационной информации. Показано, что акселерационная информация имеет силовую природу и проявляется как результат действия на летчика массовых сил, возникающих, в основном, в полете при траекторных изменениях. Повышение качества и адекватности моделирования акселерационных воздействий достигается решением двух проблем улучшением технических и эксплуатационных характеристик динамических стендов созданием эффективных законов управления. Моделирование силовой информации обусловлено двумя причинами использованием лтчиком акселерационной информации для качественной оценки эволюций и управления летательным аппаратом необходимостью обеспечения естественного утомления летчика, возникающего в связи с циклическим раздражением вестибулярного аппарата, нафузок от органов управления, вибрационного фона, флуктуационных колебаний, создающих, так называемый, эффект присутствия на движущемся объекте и т. По результатам анализа управляющих воздействий динамических стендов с учетом психофизиологических особенностей человека установлено, что наиболее информативным ингредиентом, несущим полезную акселерационную информацию, является воздействие пропорциональное троекратному интегралу от градиента перемещения, требующее наименьшего диапазона перемещений стенда для его реализации по сравнению с другими управляющими воздействиями. Предложена математическая модель задающего воздействия динамического стенда, отличительная особенность которого состоит в том, что при моделировании процессов реального объекта вычисляется сигнал, пропорциональный третьей производной от вертикального перемещения, троекратное интегрирование которого в реальном масштабе времени, определяет алгоритм управления, по высоте в заданном интервале времени. При неустановившемся криволинейном полете составляющие перегрузок определяются соотношениями линейных и центростремительных ускорений и складываются с гравитационной составляющей. В прямолинейном движении, с ускорением соотношением проекций линейного ускорения и ускорения силы тяжести, а при равномерном и прямолинейном движении только проекцией гравитационной составляющей. Разработана математическая модель задающих воздействий динамического стенда по линейным степенямсвободы, учитывающая психофизиологические особенности человека по восприятию акселерационных воздействий. Предложен и обоснован алгоритм формирования законов управления следящими приводами динамического стенда, основанный на обработке информации о силовых воздействиях имитируемого объекта. В результате анализа необходимых перемещений имитируемого объекта выбрана модель ДС с тремя степенями свободы, с управляемыми координатами по крену, тангажу и вертикальному движению.