臺灣博碩士論文加值系統

目前飛機性能逐漸提升，然而飛行人員的操作失當仍是大多數空難發生之主因，飛行員未能接受良好的飛行訓練，則無法完全掌握飛行狀況，容易造成空難事故。所幸飛行模擬器之技術目前正廣泛應用在飛行員的訓練上，不僅能降低訓練成本，也可保障人員之安全。而在飛行模擬器中，飛行員透過飛行操縱桿操控飛機，飛行員會因飛行環境與機體姿態之不同而感受到不同的操縱力回饋，因此如何正確模擬出真實飛行之力回饋對於飛行模擬器是十分重要的。
本論文主要是設計一套雙駕駛同動且具有力量迴授功能之力感控制系統，用以模擬飛機於不同姿態操控中操縱桿之反作用力，實現不可回復(irreversible)方式之力感特性。力感系統在模擬器中所扮演的角色是提供一可受控制之力量裝置，以模擬真實硬體機構在操縱桿上的反應，使操作者能感受到真實系統的操作感覺，其中力感控制系統的控制物理模型是以兩個機械系統來等效飛機之真實操縱機構特性，利用調整飛行力感模型參數來等效真實操控系統的位置與力量關係特性，而力回饋控制器將基於基因演算法設計不同的控制器增益使系統能穩定且達成追蹤力感的控制，並探討其控制器參數之影響，並最終實現至實體機台。

The paper proposes a synchronous flight control system to design a force feedback control system to simulate the reaction force of the joystick in different attitude control, and to realize the irreversible force sense for both pilot and co-pilot. The system separately uses the flight force model and force feedback controller designed strategy. The force model is based on two-mass mechanical systems to simulate the real manipulator (non-linear force and position) of the aircraft. The force measurement equipment is further used to obtain the real system position-force characteristic curve in order to establish the force model. The force feedback controller uses the impedance theory to simulate the characteristic of the created two mass-damping spring system, and achieves the force control in different position, presenting the real dynamic force feedback characteristic. The system and design proposed in this paper can be applied to the construction of dynamic simulation systems for different aircrafts.

摘要 i
ABSTRACT iii
誌 謝 iv
目 錄 vi
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法 3
1.4 論文架構 4
第二章 系統架構與流程 5
2.1 力回饋控制系統硬體 5
2.2 力回饋驅動模組 6
2.3 力回饋控制模組軟體規劃 8
2.4 力回饋控制模組工作模式 10
第三章 單駕駛力回饋控制系統 13
3.1 飛行操縱原理與架構 13
3.2 飛行操縱原理與架構 15
3.3 內迴路力回饋控制器設計 17
第四章 雙駕駛電子式同動功能設計 26
4.1雙駕駛同步控制架構設計 26
4.2基因演算法 30
第五章 模擬與實驗 35
5.1 硬體介紹 35
5.1.1 智慧型運動軸卡 35
5.1.2 智慧型運動控制卡 37
5.1.3 轉矩馬達 38
5.1.4 力量感測器 39
5.2 雙駕駛架構模擬結果 41
5.3 雙軸實驗結果與分析 45
5.3.1步階響應實驗 45
5.3.2操縱力回饋實驗 48
第六章 結論與未來展望 55
6.1 總結 55
6.2 未來展望 55
參考文獻 56

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