[發明專利]一種歸一化的人機系統飛行品質預測方法

有效

• 申請號: 201610832892.0
• 申請日: 2016-09-20
• 公開（公告）號: CN106651090B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 劉嘉;向錦武;張穎;宋巖;孫陽;賈慧;趙志堅;肖楚琬;劉湘一
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

本發明公開了一種歸一化的人機系統飛行品質預測方法，屬于飛行器設計技術領域。所述方法包括構建增廣被控對象、構建飛行員最優控制模型指標函數、計算飛行員最優控制增益、求解觀測噪聲方差和操縱噪聲方差、計算指標函數J、進行尋優計算直至找到令J取得最小值的加權系數、進行人機系統飛行品質預測模型擬合以及最后進行飛行品質預測的步驟。本發明提供統一的飛行品質預測標準模型，避免了原始模型系數A和B的多樣性，可以形成歸一化的飛行品質預測模型，有利于模型推廣使用，一定程度上降低了指標函數加權系數對模型評估的影響。

技術領域

本發明屬于飛行器設計技術領域，具體涉及一種歸一化的人機系統飛行品質預測方法。

背景技術

利用飛機駕駛員模型開展模擬飛行員主觀評價的飛行品質預測，一直是國內外學者努力追求的目標。其中基于駕駛員最優控制模型(Optimal control pilot model,OCM)開展飛行品質預測是其中的方法之一。當前基于駕駛員最優控制模型模擬飛行員開展飛行品質預測存在的主要問題之一就是評估模型同一化問題。目前飛行品質預測模型同時受指標函數、任務驅動函數和加權系數影響，在擬合中易產生結果迥異的數學表達式，如文獻[David K.Schmidt.Optimal Flight Control Synthesis via Pilot Modeling[J].Journal of Guidance and Control,1978,2(4):308-312]提供的飛行品質預測模型為

PR＝2.5+ln(10J_PR)+0.3

而文獻[Craig R.Edkins.The Prediction of Pilot Opinion Ratings UsingOptimal and Sub-optimal Pilot Models[R].AD-A278629,1994,3]提供的預測模型為

由此可以見，即使在計算中取得了相同指標函數J_PR，按照現有技術也無法獲得一致的飛行品質預測結果。為此，需要提供一種新的歸一化的人機系統飛行品質預測模型解決上述問題。

發明內容

本發明提供一種歸一化的人機系統飛行品質預測方法，所述方法基于加權系數選擇原則和指標函數計算原則對加權系數進行選擇，然后進行人機系統飛行品質預測。

所述的歸一化的人機系統飛行品質預測方法，具體包括如下步驟：

第一步，構建增廣被控對象。

第二步，根據飛行任務，構建飛行員最優控制模型指標函數，給定初始加權系數值。

第三步，計算飛行員最優控制增益。

第四步，求解觀測噪聲方差和操縱噪聲方差，計算Kalman濾波增益。

第五步，計算指標函數J。

第六步，以指標函數J為目標函數，以加權系數為自變量，進行尋優計算，直至找到令J取得最小值的加權系數。

第七步，根據最優注意力分配加權系數，計算指標函數，進行人機系統飛行品質預測模型擬合。

根據飛行試驗結果對形如下式的飛行品質預測模型進行擬合。

其中的參數A和B為模型系數，采用現有飛行品質試驗數據擬合得到。

第八步，采用上述模型進行飛行品質預測。

本發明的優點在于：

(1)對原始基于駕駛員最優控制模型的人機系統飛行品質預測模型進行了改進，一定程度上降低了指標函數加權系數對模型評估的影響。