多模态控制的人机耦合特性分析

123456aa · 发表于 2022-5-10 10:27:25

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本文详细讨论了主动侧杆和被动侧杆各自对驾驶员操纵行为的引导特点，采用基于Hess统一理论的被动、主动侧杆引导人机系统的建模方法，开展了多模态控制切换过程中的人机耦合特性研究。首先，在对比分析国内外现有的一些控制律设计方法的基础之上，选择经典的PID设计方法，针对F16在某飞行状态下巡航和空战两种模态进行控制律设计，并对所设计的控制模态进行了飞行品质评价。其次，针对上述两种F16飞机的控制模态，基于Hess统一理论，建立了被动侧杆引导和主动侧杆引导的结构驾驶员模型。并对不同的主动侧杆反馈信号和反馈系数对人机耦合特性的影响进行了分析。在此基础上，对两种控制模态的人机闭环系统进行了飞行品质评价和PIO预测。然后，对F16飞机在某飞行状态下由巡航模态向空战模态切换过程进行了时域仿真。通过对比分析被动侧杆、俯仰角速度反馈的主动侧杆和俯仰角反馈的主动侧杆对驾驶员操纵的引导效果，得到下述结论：主动侧杆在模态转换过程中能够带给驾驶员飞机的状态信息提示，不同反馈参数的主动侧杆带给驾驶员的信息不同，对驾驶员的影响也不同，驾驶员的操纵效果也不同。通过研究不同的模态切换发生时机对人机耦合特性的影响可知，虽然不同侧杆引导驾驶员控制时对人机系统的跟踪效果不尽相同，但几种侧杆控制都有一个规律，就是发生在大俯仰角飞行时的模态切换对人机系统的跟踪效果影响最大。上述分析结果对在实际的多模态切换过程中侧杆引导方式的选取和控制模态切换时机的选取有参考价值。另外，通过地面模拟仿真实验研究了模态切换过程中驾驶员适应时间，得到的定量结果具有一定的实用意义。最后，基于Hess统一理论对由巡航到空战的控制模态切换的非线性过程进行了飞行品质评价和PIO预测。针对在多模态切换过程中应用该准则存在的题目提出了相应的处理方法。

多模态控制的人机耦合特性分析

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