[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)遺傳算法的飛行模擬器運(yùn)動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910940480.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN110618698B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)小天;于洋;王慧青;劉訓(xùn)福;田學(xué)博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)青島研究院;青島虛擬現(xiàn)實(shí)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 劉曉

1.基于自適應(yīng)遺傳算法的飛行模擬器運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、飛行模擬器控制系統(tǒng)初始化，以確定運(yùn)動(dòng)平臺(tái)位于初始位置；

步驟2、設(shè)定飛行動(dòng)力學(xué)模型，并獲得其對(duì)應(yīng)的飛行參數(shù)；

所述飛行參數(shù)通過采集模擬座艙控制信號(hào)獲得，所述飛行參數(shù)包括機(jī)體坐標(biāo)系下的軸向加速度、滾轉(zhuǎn)角速度、滾轉(zhuǎn)角加速度、俯仰角速度、俯仰角加速度、偏航角速度、偏航角加速度和姿態(tài)角；

步驟3、構(gòu)建基于自適應(yīng)遺傳算法的洗出算法模型，將步驟2得到的飛行參數(shù)作為洗出算法模型的輸入，獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述基于自適應(yīng)遺傳算法的洗出算法模型的構(gòu)建過程如下：

步驟(1)：首先確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：

min(θ_S)

其中，為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)縱向位移，θ_S為俯仰角位移；

步驟(2)：設(shè)定目標(biāo)函數(shù)的約束條件，所述約束條件包括人體感覺閾值、響應(yīng)能力和平臺(tái)運(yùn)動(dòng)空間，即：

①模擬器運(yùn)動(dòng)在平臺(tái)運(yùn)動(dòng)空間范圍內(nèi)；

②平臺(tái)最大位移返回初始狀態(tài)所用時(shí)間r_t小于最大回位時(shí)間r_tmax；

③平臺(tái)回位角速度r_w和回位加速度r_a分別對(duì)應(yīng)的大于平臺(tái)回位最小角速度r_wmin和回位最小加速度r_amin，且不超出人體感覺角速度閾值和人體感覺比力閾值；

④平臺(tái)傾斜等效角速度ω_e在人體感覺角速度閾值范圍內(nèi)；

步驟(3)：基于自適應(yīng)遺傳算法優(yōu)化出最佳經(jīng)典洗出算法參數(shù)，其方式實(shí)現(xiàn)如下：

步驟(31)設(shè)置適應(yīng)度函數(shù)f(x)，對(duì)適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行變換：

f‘(x)＝f(x)+k(β-0.5)

式中，f‘(x)表示變換后的適應(yīng)度函數(shù)，k為正常數(shù)，k越小則變換力度越小，β表示適應(yīng)度差值比值；β設(shè)置如下：

β＝Δf/ΔF

Δf＝f_max-f_min

ΔF＝F_max-F_min

式中，Δf表示某待優(yōu)化的濾波器參數(shù)當(dāng)前的適應(yīng)度差值，ΔF表示待優(yōu)化的各個(gè)濾波器參數(shù)適應(yīng)度差值的理論最大值，f_min表示在算法運(yùn)行過程中各濾波器參數(shù)適應(yīng)度最小值，f_max表示算法運(yùn)行過程中各濾波器參數(shù)適應(yīng)度最大值，F(xiàn)_max表示各濾波器參數(shù)適應(yīng)度的理論最大值，F(xiàn)_min表示各濾波器參數(shù)適應(yīng)度的理論最小值，得β的取值范圍是[0,1] ；

步驟(32)確定交叉概率函數(shù)：

設(shè)交叉概率函數(shù)Pc＝β；

步驟(33)確定變異概率函數(shù)：

設(shè)置變異概率P_m＝0.05(1-β)；

通過適應(yīng)度函數(shù)、交叉概率和變異概率的設(shè)置，通過適應(yīng)度來調(diào)整變異概率和交叉概率，以進(jìn)行優(yōu)化求解出縱向和俯仰方向的優(yōu)化參數(shù)，同樣應(yīng)用于橫向和橫滾、垂向和偏航方向的參數(shù)問題求解；

步驟4、對(duì)步驟3中所獲得的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算分析，以得到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的位移和角位移；

步驟5、基于步驟4所獲得的位移和角位移信息，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)反解對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行速度、加速度以及動(dòng)力學(xué)分析，進(jìn)而得到各桿件的驅(qū)動(dòng)力信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)遺傳算法的飛行模擬器運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于：所述步驟(3)中，在分析某濾波器參數(shù)最優(yōu)解的過程中：

當(dāng)存在個(gè)體適應(yīng)度差異較大時(shí)，個(gè)體的適應(yīng)度均增加k(β-0.5)；

當(dāng)存在個(gè)體適應(yīng)度差異較小時(shí)，個(gè)體的適應(yīng)度均減少k(β-0.5)。