[发明专利]一种模拟飞行员主观评价的飞行品质预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟飞行员主观评价的飞行品质预测方法，属于飞行器设计领域。

背景技术

随着飞行控制系统发展和电传操纵系统的广泛使用，现代飞机明显呈现高阶动力学特性，传统区分模态进行飞行品质评估的方法，已不能完全满足飞机设计需要，必须综合考虑飞行员因素，合理设计飞行控制系统、人感系统，才能充分发挥人机系统效能，满足现代飞机设计需要。

目前评估人机系统飞行品质的方法主要有操纵期望参数准则法(ControlAnticipationParameter，简称CAP准则)、带宽准则法、时域频域响应准则法(简称Gibson准则)、闭环尼尔-史密斯准则法(简称Neal-Smith准则)等等，这些准则的评估结果在与飞行员评价对比时，有时过于敏感，有时又不够灵敏。因此，在美国军用标准中建议，在飞机设计时应尽量综合运用上述准则，此外这些准则无法反映飞行员的主观感受。除上述评估准则外，在飞行试验或模拟飞行中，依靠库伯-哈珀评价准则(Cooper-Harper，简称C-H准则)进行飞行员主观评价也是主要方法之一。但这一方法主要有两个缺陷，一是必须根据飞机技术参数和控制系统设计制造飞行模拟器或样机，以供飞行员试飞评价，研制成本和周期较长，这一方法在飞行器设计初期无法使用；二是，飞行员因熟练水平、心理状态等个体差异在评分上会出现一定分散性。

因此有必要提供一种可以在飞机设计初期使用、能够反映飞行员主观感受、使用成本低且富有进步性的飞行品质评价新方法。

发明内容

尽管飞行员主观评价法存在一些缺陷，但无疑这是唯一以人为核心，可以作为最终参照标准的人机系统评价方法。为此，本发明针对现有飞行品质评价方法不足，结合自适应最优控制飞行员模型(AdaptiveOptimalControlPilotModel，简称AOCM)，将所述AOCM模型指标函数与飞行员主观评分进行关联，提出了一种新的基于自适应最优控制飞行员模型的模拟主观评价的飞行品质预测方法。所述方法可以在飞机设计阶段使用，又可直接与飞行员主观评价进行对应，克服了传统评价方法不足。

本发明的技术解决方案是，将自适应最优控制飞行员模型的指标函数与飞行员主观评分建立联系，进而生成一种新的可以模拟飞行员主观评价的飞行品质预测方法。

所述模拟飞行员主观评价的飞行品质预测方法具体包括如下步骤：

步骤一，构建飞行品质预测评价对象；

步骤二，建立AOCM模型指标函数，确定AOCM模型参数；

步骤三，采用AOCM模型进行人机闭环时域仿真；

步骤四，将AOCM模型指标函数与飞行员主观评分建立联系，模拟飞行员进行飞行品质主观预测。

本发明的优点在于：

(1)可以模拟飞行员主观评价进行飞行品质预测；

(2)可以在飞行器设计初期使用本方法进行飞行品质预测，使用成本低；

(3)使用了自适应最优控制飞行员模型描述飞行员行为，与实际飞行员操纵行为更相符。

附图说明

图1为本发明的模拟飞行员主观评价的飞行品质预测方法流程图；

图2为AOCM模型人机闭环仿真流程框图；

图3为实施例中AOCM模型操纵下飞机俯仰姿态跟踪效果图；

图4为本发明飞行品质预测结果与飞行试验飞行员主观评价对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明提供一种模拟飞行员主观评价的飞行品质预测方法，将自适应最优控制飞行员模型即AOCM模型的指标函数与飞行员主观评分建立联系，所采用的AOCM模型具有创新性，在物理含义上较传统最优控制飞行员模型(OptimalControlPilotModel，简称OCM模型)更合理。在AOCM模型中，飞行员不再根据未发生的未来进行噪声估计，飞行员的操纵噪声和观测噪声将仅与近期操纵历史相关；此外，飞行员对外界环境是一个渐进估计过程，不再要求外界扰动特性恒定。本发明中AOCM模型采用自适应状态估计取代了传统OCM模型中的Kalman滤波(卡尔曼滤波)，与实际情况更为相符。

如图1所示，本发明提供的模拟飞行员主观评价的飞行品质预测方法，具体预测步骤如下：

步骤一，构建飞行品质预测评价对象。通常采用带有延迟环节的飞机动力学增广矩阵构建待评价对象。