基于AMESim/Matlab的飛行模擬器仿真設計

萬舒 吳健楠 許學順

基于AMSim和Matlab聯合仿真技術是近年發展的一項新技術，它充分利用AMESim和Matlab的接口技術將2個優秀的專業仿真軟件結合起來，解決了系統建模難題，為了驗證該聯合仿真技術在飛行模擬器上的仿真效果，本文對飛行模擬器運動平臺進行AMESim/Matlab聯合仿真建模，獲得了良好的效果。

1引言

飛行模擬器是當今世界仿真技術的重要研究領域，廣泛應用于民用和軍用航空領域。但模擬器由于其組成結構復雜、交聯機構多，特別是運動平臺參數不好設置，導致研制周期長、投入大、經濟效益低，目前廣泛使用的一些仿真軟件，如AMESim，Matlab，ADAMS等，由于自身軟件設計的局限性，造成依靠單一的仿真技術難以達到預期的目標。

為了提高飛行模擬器運動平臺的建模精確度，改善控制系效果，采用AMESim和Matlab二種軟件，進行了聯合仿真。仿真結果表明，利用AMESim和Matlab的各自優勢的聯合仿真具有良好的仿真效果，節約了研發成本，為模擬器進一步研發打下良好基礎。

2飛行模擬器運動平臺工作原理

飛行模擬器運動平臺由控制計算機、接口系統、液壓汞站和伺服系統組成，控制計算機實時接收飛行方程解算出的與控制運動裝置有關的各種信息，經D/A變換、前置濾波和伺服放大后成為伺服閥的輸入信號，進而驅動液壓缸平滑、穩定的伸縮，實時產生期望的過載、姿態及振動等運動信息；同時液壓缸的伸長量經位移傳感器傳送給接口系統，通過A/D變換后輸入給控制計算機，作為檢測和控制信息。

3飛行模擬器運動平臺聯合仿真

3.1 AMESim環境下建模

AMESim軟件采用面向系統原理圖建模方法，便于工程技術人員掌握，其自帶的智能求解器能保證運算精度并具有良好的拓展性。

具體建模步驟如下：

（1）在AMESim/Sketch mode模式下根據系統物理構成搭建清晰直觀的物理模型；

（2）在AMESim/Submodel模式下為搭建物理模型選擇子模型；

（3）在AMESim/Parameter模式下根據實際參數設置AMESim模型參數，具體的模型參數設置如下：

液壓缸初始位移0 mm；活塞直徑120 mm；桿直徑80 mm；質量塊500 kg；靜摩擦力0.8 N；安全閥壓力：28 MPa；汞排量50 ml/r；伺服閥各通路額定流量500 L/min；額定電流30 Ma；伺服閥阻尼比3；額定電流：40 Ma。

2.2 AMESim/Matlab下系統建模

AMESim雖然可以提高系統的建模精度，但在控制算法、數值處理上不是很強大；而Matlab中的Simulink具有強大的數值計算能力，在數值計算及控制領域得到了廣泛應用，但建模的精度不高。采用聯合仿真技術將2個專業的軟件結合起來，取長補短、發揮各自的優勢，提高仿真的精度。

具體實現步驟為：

①在AMESim中采用繪圖模式建立系統模型，并為Simulink的控制模塊構建一個圖標；

②在AMESim子模型模式下為系統各個模塊選擇合適子模型；

③在AMESim中輸入各系統參數；

④在運行模式下運行程序，將AMESim模型轉化為Simulink中可調用的S函數；

⑤在Simulink中構建控制函數，在S-function模塊參數設置函數名稱。

4系統仿真分析

在Simulink中輸入階躍信號，設置好仿真周期和采樣周期，從圖1和圖2可以看到飛行模型器運動平臺曲線跟蹤基本保持不變，圖3可以看到跟蹤誤差較小，說明采用聯合仿真技術改善了系統建模的精度，提高了系統的穩定性。

5結束語

利用AMESim/Matlab聯合仿真技術，實現了飛行模擬器運動平臺的仿真研究，仿真結果表明，采用聯合仿真技術建立的模型仿真效果好，系統穩定無超調，擁有較好的穩定性和動態品質，為飛行模擬器的研發和改進、國防和工業現代化建設打下了良好基礎。